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JP6915380B2 - Anemometer and anemometer - Google Patents

Anemometer and anemometer Download PDF

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JP6915380B2
JP6915380B2 JP2017106573A JP2017106573A JP6915380B2 JP 6915380 B2 JP6915380 B2 JP 6915380B2 JP 2017106573 A JP2017106573 A JP 2017106573A JP 2017106573 A JP2017106573 A JP 2017106573A JP 6915380 B2 JP6915380 B2 JP 6915380B2
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幸克 尾▲崎▼
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Description

本発明は、風速計および風向計に関するものである。 The present invention relates to an anemometer and an anemometer.

従来、感温素子を用いて風速および風速を検出する装置が知られている。例えば、特許文献1に記載の風向風速計では、熱伝導体の中心にヒータが配置され、熱伝導体の表面の風に触れる複数箇所に熱電対が取り付けられる。この風向風速計では、熱伝導体の中心に配置されたヒータが発した熱が熱伝導体を介して熱電対に伝わると共に、風によって熱電対が冷却される。これら熱電対によって検出された温度に基づいて、風向および風速が計測可能になる。 Conventionally, a device for detecting a wind speed and a wind speed using a temperature sensitive element has been known. For example, in the anemometer described in Patent Document 1, a heater is arranged at the center of the heat conductor, and thermocouples are attached to a plurality of locations on the surface of the heat conductor that come into contact with the wind. In this anemometer, the heat generated by the heater arranged in the center of the heat conductor is transferred to the thermocouple via the heat conductor, and the thermocouple is cooled by the wind. The wind direction and speed can be measured based on the temperature detected by these thermocouples.

特開2000−019195号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-0119195

しかし、発明者の検討により、特許文献1に記載のような風向風速計には、以下のような問題点があることがわかった。 However, as a result of the examination by the inventor, it has been found that the anemometer as described in Patent Document 1 has the following problems.

まず、特許文献1に記載のような風向風速計では、熱伝導体の中心に配置されたヒータが発した熱が熱伝導体を介して熱電対に伝えられるので、熱伝導体の熱容量が大きいと、熱電対の温度が風向、風速に追従して変化するのに時間がかる。したがって、風向風速計の応答が遅い。 First, in a wind direction wind speed meter as described in Patent Document 1, the heat generated by the heater arranged at the center of the heat conductor is transferred to the thermocouple via the heat conductor, so that the heat capacity of the heat conductor is large. Then, it takes time for the temperature of the thermocouple to change according to the wind direction and speed. Therefore, the response of the anemometer is slow.

本発明は上記点に鑑み、感温素子を用いて風速または風向を検出する装置の応答を従来よりも速くすることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above point, the purpose to be faster than the conventional responding device for detecting the wind speed or wind direction using a temperature sensitive element.

記目的を達成するための請求項1に記載の発明は、流れる空気から熱的に影響を受ける位置に配置されると共に、自己の温度に応じて電気抵抗値が変化する感温素子(3−1、…、3−16)と、前記感温素子よりも熱容量が大きい筐体(2)と、前記感温素子の温度に基づいて、前記空気の風速を検出する処理部(81)と、を備え、前記感温素子は、前記筐体の表面に配置され、前記処理部が前記風速を検出するときに、電源(82、82−1、…、82−16、83)から通電されて発熱しており、前記筐体の熱抵抗は、前記空気の熱抵抗よりも大きいことを特徴とする風速計である。 The invention according to claim 1 for achieving the above Symbol purpose is disposed in a position affected thermally from the air flowing, temperature-sensitive element whose electric resistance value varies according to its temperature ( 3-1, ..., 3-16), a housing (2) having a heat capacity larger than that of the temperature sensitive element, and a processing unit (81) that detects the wind velocity of the air based on the temperature of the temperature sensitive element. The temperature sensitive element is arranged on the surface of the housing, and when the processing unit detects the wind velocity, it is energized from a power source (82, 82-1, ..., 82-16, 83). The anemometer is characterized in that it generates heat and the thermal resistance of the housing is larger than the thermal resistance of the air.

このように、感温素子自体が通電されて発熱するようになっていることで、空気以外の熱源と感温素子の間の熱容量がなくなる。したがって、風速計における風速の変化に対する応答が速くなる。 As described above, since the temperature sensitive element itself is energized to generate heat, the heat capacity between the heat source other than air and the temperature sensitive element is eliminated. Therefore, the response of the anemometer to a change in wind speed becomes faster.

また、上記目的を達成するための請求項に記載の発明は、流れる空気から熱的に影響を受ける位置に配置されると共に、自己の温度に応じて電気抵抗値が変化する複数個の感温素子(3−1、…、3−16)と前記複数個の感温素子の各々よりも熱容量が大きい筐体(2)と、前記複数個の感温素子の温度に基づいて、前記空気の風向を検出する処理部(81)と、を備え、前記複数個の感温素子は、前記筐体の表面に配置され、前記処理部が前記風向を検出するときに、電源(82、82−1、…、82−16、83)から通電されて発熱しており、前記筐体の熱抵抗は、前記空気の熱抵抗よりも大きいことを特徴とする風向計である。 The invention described in Claim 3 for achieving the above Symbol purpose is disposed in a position to receive a thermally affected from the air flowing through a plurality of electric resistance value varies according to its temperature Based on the temperature sensitive elements (3-1, ..., 3-16), the housing (2) having a larger heat capacity than each of the plurality of temperature sensitive elements, and the temperatures of the plurality of temperature sensitive elements. A processing unit (81) for detecting the wind direction of the air is provided, and the plurality of temperature sensitive elements are arranged on the surface of the housing, and when the processing unit detects the wind direction, a power source (82) is provided. , 82-1, ..., 82-16, 83), and heat is generated, and the thermal resistance of the housing is larger than the thermal resistance of the air .

このように、感温素子自体が通電されて発熱するようになっていることで、空気以外の熱源と感温素子の間の熱容量がなくなる。したがって、風向計における風向の変化に対する応答が速くなる。 As described above, since the temperature sensitive element itself is energized to generate heat, the heat capacity between the heat source other than air and the temperature sensitive element is eliminated. Therefore, the anemometer responds faster to changes in the wind direction.

なお、本欄および特許請求の範囲における括弧内の符号は、特許請求の範囲に記載された用語と後述の実施形態に記載されて当該用語の例となる具体物等との対応関係を示すものである。 The reference numerals in parentheses in this column and in the claims indicate the correspondence between the terms described in the claims and the concrete objects described in the embodiments described later and which are examples of the terms. Is.

第1実施形態に係る風向風速計の全体構成図である。It is an overall block diagram of the wind direction anemometer which concerns on 1st Embodiment. 図1の上方から風向風速計を見たときの図である。It is a figure when the anemometer is seen from the upper part of FIG. 感温素子の形状を示す図である。It is a figure which shows the shape of a temperature sensitive element. 計測部の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the measuring part. 電流源から供給される電流値の変動を示すグラフである。It is a graph which shows the fluctuation of the current value supplied from a current source. 処理部が実行する処理のフローチャートである。It is a flowchart of the process executed by the processing unit. 感温素子における温度の経時変化を示すグラフである。It is a graph which shows the time-dependent change of the temperature in a temperature sensitive element. 従来の風向風速計が適用された場合の熱回路網を示す図である。It is a figure which shows the thermal network when the conventional anemometer is applied. 実施形態の風向風速計が適用された場合の熱回路網を示す図である。It is a figure which shows the thermal network when the wind direction anemometer of an embodiment is applied. 表面温度と外気温の差の経時変化を示す図である。It is a figure which shows the time-dependent change of the difference between a surface temperature and an outside air temperature. 第2実施形態に係る風向風速計の筐体、感温素子、支柱、配線の構成図である。It is a block diagram of the housing, the temperature sensitive element, the column, and the wiring of the anemometer which concerns on 2nd Embodiment. 図11の下方から風向風速計を見たときの図である。It is a figure when the anemometer is seen from the lower part of FIG. 計測部の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the measuring part. 感温素子の抵抗値の変動を示すグラフである。It is a graph which shows the fluctuation of the resistance value of a temperature sensitive element. 処理部が実行する処理のフローチャートである。It is a flowchart of the process executed by the processing unit. 第3実施形態に係る計測部の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the measuring part which concerns on 3rd Embodiment. 電流源から供給される電流値の変動を示すグラフである。It is a graph which shows the fluctuation of the current value supplied from a current source. 処理部が実行する処理のフローチャートである。It is a flowchart of the process executed by the processing unit.

(第1実施形態)
以下、第1実施形態について説明する。図1に示すように、風向風速計1は、筐体2、16個の感温素子3−1、…、3−16、支柱4、配線6、ケーブル7、および計測部8を有している。風向風速計1は、風向風速計1の周囲を流れる風の向きおよび速さを計測し、計測結果を電気信号として出力する。風向風速計1は、車両に搭載されていてもよいし、車両以外のものに搭載されていてもよい。
(First Embodiment)
Hereinafter, the first embodiment will be described. As shown in FIG. 1, the anemometer 1 has a housing 2, 16 temperature sensitive elements 3-1 and ..., 3-16, columns 4, wiring 6, cables 7, and a measuring unit 8. There is. The anemometer 1 measures the direction and speed of the wind flowing around the anemometer 1, and outputs the measurement result as an electric signal. The anemometer 1 may be mounted on a vehicle or may be mounted on something other than the vehicle.

筐体2は、計測すべき方位に対して断面形状が円形となる電気的絶縁体である。具体的には、筐体2は、樹脂製の球体である。筐体2に用いられる樹脂は、例えば、ポリアミドまたはPEEKである。PEEKは、ポリエーテルエーテルケトンの略である。 The housing 2 is an electrical insulator having a circular cross-sectional shape with respect to the direction to be measured. Specifically, the housing 2 is a resin sphere. The resin used for the housing 2 is, for example, polyamide or PEEK. PEEK is an abbreviation for polyetheretherketone.

16個の感温素子3−1、…、3−16は、図1、図2に示すように、筐体2の表面に分散して貼り付けられている。これにより、感温素子3−1、…、3−16は、筐体2の周囲を流れる空気(すなわち外気)に接触する。したがって、感温素子3−1、…、3−16は、外気と熱伝導により熱交換することで、外気から熱的に影響を受ける。 As shown in FIGS. 1 and 2, the 16 temperature sensitive elements 3-1, ..., 3-16 are dispersedly attached to the surface of the housing 2. As a result, the temperature sensing elements 3-1, ..., 3-16 come into contact with the air (that is, the outside air) flowing around the housing 2. Therefore, the temperature sensitive elements 3-1, ..., 3-16 are thermally affected by the outside air by exchanging heat with the outside air by heat conduction.

図1、図2に示すように、感温素子3−1、…、3−16の中心位置は、方位角が22.5度ずつずれて0°から337.5°まで等間隔で配置されている。また、図1、図2に示すように、感温素子3−1、…、3−16の中心位置の各々は、極角が−45°、0°、45°のいずれかに配置されており、かつ、方位角が隣り合う感温素子に対して極角が45度ずれて配置されている。また、中心位置の極角が−45°に配置されている感温素子と方位角が隣り合う2つの感温素子は、中心位置の極角が0°である。また、中心位置の極角が45°に配置されている感温素子と方位角が隣り合う2つの感温素子も、中心位置の極角が0°である。また、中心位置の極角が0°に配置されている感温素子と方位角が隣り合う2つの感温素子は、一方の中心位置の極角が−45°であり、他方の中心位置の極角が45°である。 As shown in FIGS. 1 and 2, the center positions of the temperature sensing elements 3-1, ..., 3-16 are arranged at equal intervals from 0 ° to 337.5 ° with the azimuths shifted by 22.5 degrees. ing. Further, as shown in FIGS. 1 and 2, each of the center positions of the temperature sensing elements 3-1, ..., 3-16 is arranged at any of the polar angles of −45 °, 0 °, and 45 °. The polar angles are displaced by 45 degrees with respect to the temperature sensing elements whose azimuths are adjacent to each other. Further, the temperature sensitive element whose central position has a polar angle of −45 ° and the two temperature sensitive elements whose azimuths are adjacent to each other have a polar angle of 0 ° at the central position. Further, the temperature sensing element whose central position has a polar angle of 45 ° and the two temperature sensing elements whose azimuths are adjacent to each other also have a polar angle of 0 ° at the center position. Further, the temperature sensing element whose central position has a polar angle of 0 ° and the two temperature sensing elements whose azimuths are adjacent to each other have a polar angle of one center position of −45 ° and the other center position. The polar angle is 45 °.

より具体的には、感温素子3−1、3−5、3−9、3−13の各々は、中心位置の極角が−45°となる。また、感温素子3−2、3−4、3−6、3−8、3−10、3−12、3−14、3−16の各々は、中心位置の極角が0°となる。また、感温素子3−3、3−7、3−11、3−15の各々は、中心位置の極角が45°となる。 More specifically, each of the temperature sensitive elements 3-1, 3-5, 3-9, and 3-13 has a polar angle at the center position of −45 °. Further, each of the temperature sensitive elements 3-2, 3-4, 3-6, 3-8, 3-10, 3-12, 3-14, and 3-16 has a polar angle of 0 ° at the center position. .. Further, each of the temperature sensitive elements 3-3, 3-7, 3-11, and 3-15 has a polar angle at the center position of 45 °.

ここで、極角および方位角は、筐体2の中心を中心とする球面座標表示における極角θおよび方位角φである。より具体的には、ある方向の極角は、その方向とz軸方向が成す角度であり、その方向の方位角は、その方向をx−y平面に射影した方向とx軸方向とが成す角度である。本実施形態では、z軸は、筐体2の中心を通り、図1中上下方向に伸びる軸であり、x軸は当該中心を通りz軸に直交する軸であり、y軸は当該中心を通りz軸およびx軸に直交する軸である。また、x−y平面は、x軸とy軸とを含む平面である。 Here, the polar angle and the azimuth are the polar angle θ and the azimuth angle φ in the spherical coordinate display centered on the center of the housing 2. More specifically, the polar angle in a certain direction is the angle formed by that direction and the z-axis direction, and the azimuth angle in that direction is formed by the direction in which the direction is projected onto the xy plane and the x-axis direction. The angle. In the present embodiment, the z-axis is an axis that passes through the center of the housing 2 and extends in the vertical direction in FIG. 1, the x-axis is an axis that passes through the center and is orthogonal to the z-axis, and the y-axis is the center. It is an axis orthogonal to the z-axis and the x-axis. The xy plane is a plane including the x-axis and the y-axis.

感温素子3−1、…、3−16の各々は、白金、ニッケル等の導電性金属から成る。感温素子3−1、…、3−16の各々は、図3に示すように蛇行しながら一端から他端まで伸びている。感温素子3−1、…、3−16の各々は、通電されると発熱する電気抵抗である。そして、感温素子3−1、…、3−16は、筐体2の周囲を流れる空気以外に由来する熱によって、すなわち自己への通電によって自ら発生する熱によって、温度上昇する。感温素子3−1、…、3−16に用いられる金属は、温度が上昇するにつれて電気抵抗値(以下、単に抵抗値という)が増大する。つまり、感温素子3−1、…、3−16は、自己の温度に応じて電気的特性すなわち抵抗値が変化する。 Each of the temperature sensitive elements 3-1, ..., 3-16 is made of a conductive metal such as platinum or nickel. Each of the temperature sensing elements 3-1, ..., 3-16 extends from one end to the other while meandering as shown in FIG. Each of the temperature sensitive elements 3-1, ..., 3-16 is an electric resistance that generates heat when energized. Then, the temperature of the temperature sensitive elements 3-1, ..., 3-16 rises due to the heat derived from other than the air flowing around the housing 2, that is, the heat generated by itself by energizing itself. The electric resistance value (hereinafter, simply referred to as the resistance value) of the metal used for the temperature sensitive elements 3-1, ..., 3-16 increases as the temperature rises. That is, the temperature sensitive elements 3-1, ..., 3-16 have electrical characteristics, that is, resistance values, which change according to their own temperature.

支柱4は、筐体2の下端(すなわちz軸方向の反対側の端部)に固定された円筒形状の部材である。支柱4は、z軸に平行に伸びている。 The support column 4 is a cylindrical member fixed to the lower end of the housing 2 (that is, the end on the opposite side in the z-axis direction). The strut 4 extends parallel to the z-axis.

図1、図2、図4に示すように、配線6は感温素子3−1、…、3−16を直列に接続すると共に、感温素子3−1、…、3−16の各々を計測部8に接続する。配線6は、感温素子3−1、…、3−16の両端から出て筐体2の表面に沿って伸び、一部は感温素子3−1、…、3−16に接続し、残りの一部は筐体2の内部に入る。そして配線6は、筐体2の内部に入った後に支柱4の内部を通り、ケーブル7によって纏められて、計測部8に引き込まれる。 As shown in FIGS. 1, 2, and 4, the wiring 6 connects the temperature-sensitive elements 3-1, ..., 3-16 in series, and connects each of the temperature-sensitive elements 3-1, ..., 3-16. Connect to the measuring unit 8. The wiring 6 extends from both ends of the temperature sensitive elements 3-1 and ..., 3-16 and extends along the surface of the housing 2, and a part of the wiring 6 is connected to the temperature sensitive elements 3-1 and ..., 3-16. The remaining part enters the inside of the housing 2. Then, the wiring 6 passes through the inside of the support column 4 after entering the inside of the housing 2, is gathered by the cable 7, and is drawn into the measurement unit 8.

計測部8は、図4に示すように、16個の電圧計V1、…、V16、処理部81、電流源82を有している。電圧計V1、…、V16は、感温素子3−1、…、3−16に、この順に一対一に対応している。電圧計V1、…、V16の各々から、対応する感温素子の両端間の電圧に応じた信号が、処理部81に入力される。 As shown in FIG. 4, the measuring unit 8 has 16 voltmeters V1, ..., V16, a processing unit 81, and a current source 82. The voltmeters V1, ..., V16 have a one-to-one correspondence with the temperature sensitive elements 3-1, ..., 3-16 in this order. From each of the voltmeters V1, ..., V16, a signal corresponding to the voltage between both ends of the corresponding temperature sensitive element is input to the processing unit 81.

このように、電圧計V1、…、V16の各々は、対応する感温素子に及ぼされる電流および電圧のうち一方の電気的物理量(すなわち電圧)を検出する電気的物理量計である。そして、電流源82は、感温素子3−1、…、3−16に及ぼされる電流および電圧のうち上記一方の電気的物理量(すなわち電圧)とは異なる他方の電気的物理量(すなわち電流)を制御する電源である。 As described above, each of the voltmeters V1, ..., V16 is an electrical physical quantity meter that detects the electrical physical quantity (that is, voltage) of one of the current and the voltage exerted on the corresponding temperature sensitive element. Then, the current source 82 uses the electric physical quantity (that is, current) of the other of the currents and voltages exerted on the temperature sensitive elements 3-1, ..., 3-16, which is different from the electrical physical quantity (that is, voltage) of one of the above. It is a power supply to control.

処理部81は、CPU、RAM、ROM等を備えた周知のマイクロコンピュータである。CPUは、ROMに記録されたプログラムを実行し、その際にRAMを作業領域として使用する。CPUがプログラムを実行することにより、処理部81が後述する種々の処理を実行する。 The processing unit 81 is a well-known microcomputer equipped with a CPU, RAM, ROM, and the like. The CPU executes the program recorded in the ROM, and uses the RAM as a work area at that time. When the CPU executes the program, the processing unit 81 executes various processes described later.

電流源82は、感温素子3−1、…、3−16に所定の電流を供給する回路である。電流源82から供給される電流の電流値は、処理部81によって制御可能となっている。 The current source 82 is a circuit that supplies a predetermined current to the temperature sensitive elements 3-1, ..., 3-16. The current value of the current supplied from the current source 82 can be controlled by the processing unit 81.

以上のような構成の風向風速計1の作動について、以下説明する。まず処理部81は、感温素子3−1、…、3−16に供給される電流値が図5の様に変化するよう、電流源82を制御する。これにより、電流源82は、図5に示す通り、一定の高電流値Iと高電流値Iよりも低い一定の低電流値Iを、0.25秒毎に交互に切り替えて、感温素子3−1、…、3−16に供給する。その結果、電流源82から感温素子3−1、…、3−16に供給される電流の電流値は、0.5秒周期で変動する。 The operation of the anemometer 1 having the above configuration will be described below. First, the processing unit 81 controls the current source 82 so that the current values supplied to the temperature sensitive elements 3-1, ..., 3-16 change as shown in FIG. As a result, as shown in FIG. 5, the current source 82 alternately switches between a constant high current value I 1 and a constant low current value I 0 lower than the high current value I 1 every 0.25 seconds. It is supplied to the temperature sensitive elements 3-1, ..., 3-16. As a result, the current value of the current supplied from the current source 82 to the temperature sensitive elements 3-1, ..., 3-16 fluctuates in a cycle of 0.5 seconds.

感温素子3−1、…、3−16の各々においては、高電流値Iが流れている場合の方が、低電流値Iが流れている場合に比べて、単位時間当たりの発熱量が多い。 In each of the temperature sensitive elements 3-1, ..., 3-16, the heat generation per unit time is higher when the high current value I 1 is flowing than when the low current value I 0 is flowing. The amount is large.

なお、電流源82から供給される電流値の変動周期は、0.5秒に限られない。また、電流値変動の1周期内において高電流値Iが実現する時間長と低電流値Iが実現する時間長との比は、同じであってもよいし異なっていてもよい。 The fluctuation cycle of the current value supplied from the current source 82 is not limited to 0.5 seconds. Further, the ratio of the time length realized by the high current value I 1 and the time length realized by the low current value I 0 in one cycle of the current value fluctuation may be the same or different.

また、処理部81は、上述のように電流源82を制御している期間中に、電圧計V1、…、V16から入力された信号に基づいて、感温素子3−1、…、3−16の両端に印加された16個の電圧値を繰り返し特定する。そして処理部81は、特定した16個の電圧値と当該電圧値が実現した時点に電流源82から感温素子3−1、…、3−16に流れる電流値との組を、RAM中の所定の履歴領域に記録する。 Further, the processing unit 81 is based on the signals input from the voltmeters V1, ..., V16 during the period of controlling the current source 82 as described above, and the temperature sensing elements 3-1, ..., 3- The 16 voltage values applied to both ends of 16 are repeatedly specified. Then, the processing unit 81 sets a set of the specified 16 voltage values and the current values flowing from the current source 82 to the temperature sensing elements 3-1, ..., 3-16 when the voltage values are realized in the RAM. Record in a predetermined history area.

電圧値を特定するタイミングが発生する周期は、感温素子3−1、…、3−16に供給される電流値の変動の各周期において、高電流値Iが実現する時点と低電流値Iが実現する時点の各々で1回または複数回電圧を特定できる程度に、短い。電圧値を特定するタイミングはサンプリングタイミングである。サンプリングタイミングが発生する周期はサンプリング周期である。 The period in which the timing for specifying the voltage value occurs is the time when the high current value I 1 is realized and the low current value in each cycle of the fluctuation of the current value supplied to the temperature sensitive elements 3-1, ..., 3-16. It is short enough that the voltage can be specified once or multiple times at each point in time when I 0 is realized. The timing for specifying the voltage value is the sampling timing. The period in which the sampling timing occurs is the sampling period.

また、処理部81は、上述のように電流源82を制御している期間中に、図6に示す処理を繰り返し(例えば0.5秒よりも長い1秒間隔で)実行する。図6の処理においては、処理部81は、まずステップ105で、感温素子3−1、…、3−16の各々について特定された、過去の所定の連続する複数の変動周期(例えば直近の3周期)中の各サンプリングタイミングに上記履歴領域に記録された電圧値および電流値を、RAMから取得する。変動周期は、感温素子3−1、…、3−16に供給される電流値の変動周期である。 Further, the processing unit 81 repeatedly executes the processing shown in FIG. 6 (for example, at 1-second intervals longer than 0.5 seconds) during the period in which the current source 82 is controlled as described above. In the processing of FIG. 6, the processing unit 81 first in step 105, first, in step 105, a plurality of predetermined continuous fluctuation periods (for example, the most recent) specified for each of the temperature sensitive elements 3-1, ..., 3-16 in the past. The voltage value and the current value recorded in the history area at each sampling timing in (3 cycles) are acquired from the RAM. The fluctuation cycle is a fluctuation cycle of the current value supplied to the temperature sensitive elements 3-1, ..., 3-16.

続いて処理部81は、ステップ110で、直前のステップ105で取得した電圧値および電流値に基づいて、各サンプリングタイミングにおける感温素子3−1、…、3−16の温度を算出する。これにより、処理部81は、感温素子3−1、…、3−16の各々の、過去の連続する複数の変動周期の各々において、高電流値Iが実現する時点と低電流値Iが実現する時点の両方における温度を、取得することができる。 Subsequently, in step 110, the processing unit 81 calculates the temperatures of the temperature sensitive elements 3-1, ..., 3-16 at each sampling timing based on the voltage value and the current value acquired in the immediately preceding step 105. As a result, the processing unit 81 sets the time point at which the high current value I 1 is realized and the low current value I 1 in each of the plurality of continuous fluctuation cycles in the past of each of the temperature sensitive elements 3-1, ..., 3-16. The temperature at both times when 0 is realized can be obtained.

なお、各感温素子の各サンプリングタイミングの時点における電圧値および電流値からその時点のその感温素子の温度を算出する方法は、以下の通りである。まず、処理部81は、その時点においてその感温素子の両端に印加される電圧値を、その時点においてその感温素子に流れる電流値で、除算する。これによって、その時点におけるその感温素子の抵抗値が得られる。次に処理部81は、当該抵抗値に対応する温度を、温度抵抗値テーブルを用いて特定する。温度抵抗値テーブルは、処理部81のROMにあらかじめ記憶されており、感温素子3−1、…、3−16の温度と、その温度において感温素子3−1、…、3−16が実現する抵抗値との、1対1の対応関係を規定するデータである。 The method for calculating the temperature of the temperature sensitive element at that time from the voltage value and the current value at each sampling timing of each temperature sensitive element is as follows. First, the processing unit 81 divides the voltage value applied to both ends of the temperature sensitive element at that time by the current value flowing through the temperature sensitive element at that time. As a result, the resistance value of the temperature sensitive element at that time can be obtained. Next, the processing unit 81 specifies the temperature corresponding to the resistance value using the temperature resistance value table. The temperature resistance value table is stored in advance in the ROM of the processing unit 81, and the temperatures of the temperature sensitive elements 3-1, ..., 3-16 and the temperature sensitive elements 3-1, ..., 3-16 at that temperature are stored in advance. This is data that defines a one-to-one correspondence with the realized resistance value.

このようにしてステップ110で得られた或る感温素子における温度の経時変化の一例を、図7に示す。感温素子3−1、…、3−16における温度は、図7に例示するように、極大値と極小値が周期的に交互に訪れる変化を示す。ある感温素子における風速が変化すると、その感温素子の温度変化における極大値T1および極小値T2が変化し、その結果、図7に示すように、極大値T1と極小値T2の差がTd1からTd2に変化する。 FIG. 7 shows an example of the time-dependent change in temperature of a certain temperature-sensitive element obtained in step 110 in this way. As illustrated in FIG. 7, the temperatures in the temperature sensitive elements 3-1, ..., 3-16 show changes in which the maximum value and the minimum value periodically alternate. When the wind speed of a certain temperature-sensitive element changes, the maximum value T1 and the minimum value T2 in the temperature change of the temperature-sensitive element change, and as a result, as shown in FIG. 7, the difference between the maximum value T1 and the minimum value T2 is Td1. Changes from to Td2.

ステップ110に続いて処理部81は、ステップ115で、直前のステップ105で取得した電圧値および電流値に基づいて、各サンプリングタイミングにおける感温素子3−1、…、3−16の単位時間当たりの発熱量を算出する。以下、単位時間当たりの発熱量を熱流量という。これにより、処理部81は、感温素子3−1、…、3−16の各々の、過去の連続する複数の変動周期の各々において、高電流値Iが実現する時点と低電流値Iが実現する時点の両方における熱流量を、取得することができる。 Following step 110, the processing unit 81, in step 115, based on the voltage value and the current value acquired in the immediately preceding step 105, per unit time of the temperature sensing elements 3-1, ..., 3-16 at each sampling timing. Calculate the calorific value of. Hereinafter, the amount of heat generated per unit time is referred to as a heat flow rate. As a result, the processing unit 81 sets the time point at which the high current value I 1 is realized and the low current value I 1 in each of the plurality of continuous fluctuation cycles in the past of each of the temperature sensitive elements 3-1, ..., 3-16. The heat flow at both times when 0 is realized can be obtained.

なお、各感温素子の各サンプリングタイミングの時点における電圧値および電流値からその時点のその感温素子の熱流量を算出する方法は、以下の通りである。すなわち、処理部81は、その時点においてその感温素子の両端に印加される電圧値に、その時点においてその感温素子に流れる電流値を、乗算する。これによって、その時点におけるその感温素子の熱流量が得られる。 The method of calculating the heat flow rate of the temperature sensitive element at that time from the voltage value and the current value at each sampling timing of each temperature sensitive element is as follows. That is, the processing unit 81 multiplies the voltage value applied to both ends of the temperature sensitive element at that time by the current value flowing through the temperature sensitive element at that time. As a result, the heat flow rate of the temperature sensitive element at that time can be obtained.

続いて処理部81は、ステップ120で、直前のステップ110で取得した温度を用いて、感温素子3−1、…、3−16の各々について、すべての極大温度T1およびすべての極小温度T2を抽出する。T1およびT2の単位は[K]である。 Subsequently, the processing unit 81 uses the temperature acquired in the immediately preceding step 110 in step 120 to obtain all the maximum temperatures T1 and all the minimum temperatures T2 for each of the temperature sensitive elements 3-1, ..., 3-16. Is extracted. The unit of T1 and T2 is [K].

各感温素子について温度が極大となったすべてのサンプリングタイミングは、各変動周期において、電流源82から供給される電流値が高電流値Iから低電流値Iに切り替わる前の最後のサンプリングタイミングである。また、各感温素子について温度が極小となったすべてのサンプリングタイミングは、各変動周期において、電流源82から供給される電流値が低電流値Iから高電流値Iに切り替わる前の最後のサンプリングタイミングである。 All sampling timings at which the temperature is maximized for each temperature sensitive element are the final samplings before the current value supplied from the current source 82 switches from the high current value I 1 to the low current value I 0 in each fluctuation cycle. The timing. In addition, all sampling timings at which the temperature of each temperature sensitive element is minimized are the last before the current value supplied from the current source 82 switches from the low current value I 0 to the high current value I 1 in each fluctuation cycle. Sampling timing.

続いて処理部81は、ステップ125で、直前のステップ115で取得した熱流量を用いて、感温素子3−1、…、3−16の各々について、すべての極大熱流量Q1およびすべての極小熱流量Q2を算出する。Q1およびQ2の単位は[W]である。極大熱流量Q1が第1熱流量に対応し、極小熱流量Q2が第2熱流量に対応する。 Subsequently, the processing unit 81 uses the heat flow rate acquired in the immediately preceding step 115 in step 125 to obtain all the maximum heat flow rates Q1 and all the minimum heat flow rates for each of the temperature sensitive elements 3-1, ..., 3-16. Calculate the heat flow rate Q2. The unit of Q1 and Q2 is [W]. The maximum heat flow rate Q1 corresponds to the first heat flow rate, and the minimum heat flow rate Q2 corresponds to the second heat flow rate.

各感温素子において熱流量が極大となったすべてのサンプリングタイミングは、各変動周期において、電流源82から供給される電流値が高電流値Iから低電流値Iに切り替わる前の最後のサンプリングタイミングである。また、当該感温素子において熱流量が極大となったすべてのサンプリングタイミングにおいて、当該感温素子の温度も極大になる。 All sampling timings at which the heat flow is maximized in each temperature sensitive element are the last sampling timings before the current value supplied from the current source 82 switches from the high current value I 1 to the low current value I 0 in each fluctuation cycle. Sampling timing. In addition, the temperature of the temperature sensitive element is also maximized at all sampling timings when the heat flow rate of the temperature sensitive element is maximized.

各感温素子において熱流量が極小となったすべてのサンプリングタイミングは、各変動周期において、電流源82から供給される電流値が低電流値Iから高電流値Iに切り替わる前の最後のサンプリングタイミングである。また、当該感温素子において熱流量が極小となったすべてのサンプリングタイミングにおいて、当該感温素子の温度も極小になる。 All sampling timings at which the heat flow is minimized in each temperature sensitive element are the last sampling timings before the current value supplied from the current source 82 switches from the low current value I 0 to the high current value I 1 in each fluctuation cycle. Sampling timing. Further, the temperature of the temperature sensitive element is also minimized at all sampling timings when the heat flow rate of the temperature sensitive element is minimized.

続いて処理部81は、ステップ130で、直前のステップ120、125の計算結果に基づいて、感温素子3−1、…、3−16の個々について、複数個のh=(Q2−Q1)/{(T2−T1)×S}}を算出する。ここで、Sは、当該感温素子の表面積であり、あらかじめ処理部81のROMに記録されている。このようにして算出される量hは、単位が[W/(m・K)]となる熱伝達率である。ある感温素子について算出される量hは、当該感温素子からその周囲の空気への熱伝達率である。 Subsequently, in step 130, the processing unit 81 sets a plurality of h = (Q2-Q1) for each of the temperature sensing elements 3-1, ..., 3-16 based on the calculation results of the immediately preceding steps 120 and 125. / {(T2-T1) × S}} is calculated. Here, S is the surface area of the temperature-sensitive element, which is recorded in advance in the ROM of the processing unit 81. The quantity h calculated in this way is a heat transfer coefficient whose unit is [W / (m 2 · K)]. The amount h calculated for a certain temperature sensitive element is the heat transfer coefficient from the temperature sensitive element to the surrounding air.

或る感温素子について算出される複数個の熱伝達率hは、その感温素子についてステップ120、125で抽出した複数の極大温度T1、複数の極小温度T2、複数の極大熱流量Q1、および複数の極小熱流量Q2から算出される。 The plurality of heat transfer coefficients h calculated for a certain temperature-sensitive element are the plurality of maximum temperatures T1 extracted in steps 120 and 125, the plurality of minimum temperatures T2, the plurality of maximum heat flow rates Q1, and the plurality of maximum heat flow rates Q1. It is calculated from a plurality of minimum heat flow rates Q2.

具体的には、複数個の熱伝達率hの各々は、あるサンプリングタイミングにおける極大温度T1および極大熱流量Q1と、その後に極小温度および極小熱流量が実現した最初のサンプリングタイミングにおける極小温度T2および極小熱流量Q2から、上記式h=(Q2−Q1)/{(T2−T1)×S}で算出される。 Specifically, each of the plurality of heat transfer coefficients h is the maximum temperature T1 and the maximum heat flow rate Q1 at a certain sampling timing, and then the minimum temperature T2 and the minimum temperature T2 at the first sampling timing when the minimum temperature and the minimum heat flow rate are realized. It is calculated from the minimum heat flow rate Q2 by the above formula h = (Q2-Q1) / {(T2-T1) × S}.

各感温素子の熱伝達率hは、当該感温素子の周囲を流れる風の風速に依存して変化することが知られている。そして、風速が大きいほど熱伝達率が高くなることが知られている。 It is known that the heat transfer coefficient h of each temperature sensing element changes depending on the wind speed of the wind flowing around the temperature sensing element. It is known that the higher the wind speed, the higher the heat transfer coefficient.

したがって、処理部81によって算出される風速は、Q2からQ1を減算した量の絶対値が大きくなるほど大きく、かつ、T2からT1を減算した量の絶対値が大きくなるほど小さくなる。 Therefore, the wind speed calculated by the processing unit 81 increases as the absolute value of the amount obtained by subtracting Q1 from Q2 increases, and decreases as the absolute value of the amount obtained by subtracting T1 from T2 increases.

この熱伝達率hは、感温素子3−1、…、3−16の周囲を流れる風の温度(すなわち外気温)Tと相関しない量である。風速に相関しかつ外気温Tに相関しない熱伝達率hをこのようにして算出できる理由について、以下説明する。 The heat transfer coefficient h is temperature sensitive device 3-1, ..., is the amount of temperature (i.e., outside air temperature) does not correlate with T A wind flowing around 3-16. The heat transfer coefficient h uncorrelated to the correlation vital outside temperature T A to the wind speed the reason why can be calculated in this manner will be described below.

まず、ある物体からその周囲に流れる熱流量Q、当該物体からその周囲の空気への熱伝達率h、当該物体の温度T、当該物体の周囲の温度(すなわち外気温)Tの間には、Q=h×(T−T)×Sという関係があることが知られている。 First, the heat flow Q flowing from an object in the surrounding, the heat transfer coefficient from the object to the surrounding air h, the temperature T of the object, between the ambient temperature (i.e., outside air temperature) T A of the object , it is known that there is a relation Q = h × (T-T A) × S.

この関係に基づけば、当該物体の温度が経時的に変動し、かつ、外気温Tが経時的に変動しない場合、以下の2つの等式が両立する。
Q1=h×(T1−T)×S
Q2=h×(T2−T)×S
ここで、Q1、T1は、或る時点において当該物体からその周囲に流れる熱流量および当該物体の温度である。また、Q2、T2は、それぞれ、別の時点において当該物体からその周囲に流れる熱流量および当該物体の温度である。
Based on this relationship, the temperature of the object over time varies, and, if the outside air temperature T A does not vary over time, the following two equations are compatible.
Q1 = h × (T1-T A) × S
Q2 = h × (T2-T A) × S
Here, Q1 and T1 are the heat flow rate flowing from the object to the surroundings and the temperature of the object at a certain time point. Further, Q2 and T2 are the heat flow rate flowing from the object to the surroundings and the temperature of the object at different time points, respectively.

これら2つの等式を連立させてTを消去すると、
h=(Q2−Q1)/{(T2−T1)×S}
という式が得られる。上述のステップ130では、この式を利用して、感温素子3−1、…、3−16とその周囲の空気の熱伝達率hが算出される。
When these two equations is simultaneous erasing T A, the
h = (Q2-Q1) / {(T2-T1) x S}
Is obtained. In step 130 described above, the heat transfer coefficient h of the temperature sensitive elements 3-1, ..., 3-16 and the air around them is calculated using this equation.

この算出法は、外気温Tの変動周期が感温素子3−1、…、3−16の発熱量の変動周期よりも十分(例えば10倍以上)長い場合に精度が高い。この算出法を用いれば、外気温Tがわからなくても熱伝達率hを算出可能である。 This calculation method, outside air temperature T A variation period is the temperature sensitive device 3-1, ..., enough (e.g. 10 times higher) than the fluctuation period of the heating value of 3-16 accuracy is high is longer. With this calculation method, without knowing the outside temperature T A can be calculated heat transfer coefficient h.

したがって、本実施形態の風向風速計1では、外気温センサが不要であり、実際設けられていない。外気温センサが不要なので、外気温の空間分布が顕著にある車両のエンジンルームでも、エンジンルーム内の複数の位置に風向風速計1を配置することで、外気温センサを不要とする簡易な構成で、風向および風速を多点計測できる。 Therefore, in the anemometer 1 of the present embodiment, the outside air temperature sensor is unnecessary and is not actually provided. Since the outside air temperature sensor is not required, even in the engine room of a vehicle where the spatial distribution of the outside air temperature is remarkable, by arranging the wind direction and anemometer 1 at multiple positions in the engine room, a simple configuration that does not require the outside air temperature sensor. Therefore, the wind direction and speed can be measured at multiple points.

続いてステップ135では、直前のステップ130の算出結果に基づいて、感温素子3−1、…、3−16について算出された複数個の熱伝達率hの統計代表値(例えば平均値、中央値、最大値、最小値)hmを算出する。 Subsequently, in step 135, statistical representative values (for example, average value, center) of a plurality of heat transfer coefficients h calculated for the temperature sensitive elements 3-1, ..., 3-16 based on the calculation result of the immediately preceding step 130. Value, maximum value, minimum value) hm is calculated.

続いて処理部81は、ステップ140で、直前のステップ135で算出した統計代表値hmに基づいて、感温素子3−1、…、3−16の周囲を流れる風の速度(すなわち風速)を、風速テーブルに基づいて導出する。 Subsequently, in step 140, the processing unit 81 determines the speed (that is, the wind speed) of the wind flowing around the temperature sensitive elements 3-1, ..., 3-16 based on the statistical representative value hm calculated in the immediately preceding step 135. , Derived based on the wind speed table.

風速テーブルは、処理部81のROMにあらかじめ記憶されており、熱伝達率と風速との1対1の対応関係を規定するデータである。処理部81は、直前のステップ135で算出した統計代表値hmを熱伝達率として風速テーブルに適用することで、統計代表値hmに対応する風速を導出する。このようにして、感温素子3−1、…、3−16の周囲の風速が得られる。 The wind speed table is stored in advance in the ROM of the processing unit 81, and is data that defines a one-to-one correspondence between the heat transfer coefficient and the wind speed. The processing unit 81 derives the wind speed corresponding to the statistical representative value hm by applying the statistical representative value hm calculated in the immediately preceding step 135 as the heat transfer coefficient to the wind speed table. In this way, the wind speed around the temperature sensitive elements 3-1, ..., 3-16 can be obtained.

処理部81は、続くステップ145、150で、感温素子3−1、…、3−16の周囲の風向を導出する。具体的には、処理部81は、まずステップ145で、所定のサンプリングタイミングにおける16個の感温素子3−1、…、3−16の温度のうち、低いものから順に4個の温度Tx1、Tx2、Tx3、Tx4を抽出する。ここでは、温度Tx1、Tx2、Tx3、Tx4はすべて異なる値であるとする。所定のサンプリングタイミングは、例えば、最新のサンプリングタイミングでもよい。 In the following steps 145 and 150, the processing unit 81 derives the wind direction around the temperature sensitive elements 3-1, ..., 3-16. Specifically, in step 145, the processing unit 81 first, among the temperatures of the 16 temperature sensing elements 3-1, ..., 3-16 at the predetermined sampling timing, the four temperatures Tx1 in order from the lowest. Extract Tx2, Tx3, and Tx4. Here, it is assumed that the temperatures Tx1, Tx2, Tx3, and Tx4 are all different values. The predetermined sampling timing may be, for example, the latest sampling timing.

続いてステップ150では、抽出した4つの温度に基づいて、風向を算出する。算出方法は、感温素子3−1、…、3−16の各々の温度Tsが以下の式(1)のように極角θ、方位角φの関数で近似されることを利用する。
Ts=a×(θ+φ)+b×θ+c×φ+d (1)
ここで、Tsは、対象となる感温素子の温度、θおよびφは当該感温素子の中心位置の極角および方位角である。またa、b、c、dは定数である。
Subsequently, in step 150, the wind direction is calculated based on the four extracted temperatures. The calculation method utilizes the fact that the temperature Ts of each of the temperature sensitive elements 3-1, ..., 3-16 is approximated by a function of the polar angle θ and the azimuth angle φ as shown in the following equation (1).
Ts = a × (θ 2 + φ 2 ) + b × θ + c × φ + d (1)
Here, Ts is the temperature of the target temperature sensing element, and θ and φ are the polar angle and the azimuth angle of the center position of the temperature sensing element. Further, a, b, c and d are constants.

具体的には、処理部81は、温度Tx1、Tx2、Tx3、Tx4を示した感温素子について、温度、中心位置の極角、中心位置の方位角の3つの値を上記式(1)に代入する。それにより、a、b、c、dに関する4つの連立方程式(2)、(3)、(4)、(5)を得る。
Tx1=a×(θ +φ )+b×θ+c×φ+d (2)
Tx2=a×(θ +φ )+b×θ+c×φ+d (3)
Tx3=a×(θ +φ )+b×θ+c×φ+d (4)
Tx4=a×(θ +φ )+b×θ+c×φ+d (5)
処理部81は、この連立方程式を解いてa、b、c、dを算出する。そして、算出したa、b、c、dを式(1)に代入し、更に式(1)の1階全微分がゼロになるθ、φを算出する。処理部81は、算出したθ、φの位置から筐体2の中心に向かう方向を、風向として決定する。ステップ150の後、図6の1回分の処理が終了する。
Specifically, the processing unit 81 uses the above equation (1) to set three values of the temperature, the polar angle of the center position, and the azimuth angle of the center position for the temperature sensing element showing the temperatures Tx1, Tx2, Tx3, and Tx4. substitute. As a result, four simultaneous equations (2), (3), (4), and (5) relating to a, b, c, and d are obtained.
Tx1 = a × (θ 1 2 + φ 1 2 ) + b × θ 1 + c × φ 1 + d (2)
Tx2 = a × (θ 2 2 + φ 2 2 ) + b × θ 2 + c × φ 2 + d (3)
Tx3 = a × (θ 3 2 + φ 3 2 ) + b × θ 3 + c × φ 3 + d (4)
Tx4 = a × (θ 4 2 + φ 4 2 ) + b × θ 4 + c × φ 4 + d (5)
The processing unit 81 solves the simultaneous equations to calculate a, b, c, and d. Then, the calculated a, b, c, and d are substituted into the equation (1), and θ and φ at which the total derivative of the first order of the equation (1) becomes zero are calculated. The processing unit 81 determines the direction from the calculated positions θ and φ toward the center of the housing 2 as the wind direction. After step 150, one process of FIG. 6 is completed.

このような処理により、処理部81は、繰り返し定期的に、筐体2および感温素子3−1、…、3−16の周囲の風速および風向を計測することができる。処理部81は、上記のように算出した風速および風向を、定期的に計測部8の外部の装置に出力する。例えば、風向風速計1が車両に搭載されている場合、処理部81は、上記のように算出した風速および風向を、車室内で乗員に風速および風向を表示する装置に出力してもよい。 By such processing, the processing unit 81 can repeatedly and periodically measure the wind speed and the wind direction around the housing 2 and the temperature sensitive elements 3-1 ..., 3-16. The processing unit 81 periodically outputs the wind speed and the wind direction calculated as described above to an external device of the measuring unit 8. For example, when the anemometer 1 is mounted on the vehicle, the processing unit 81 may output the wind speed and the wind direction calculated as described above to a device that displays the wind speed and the wind direction to the occupant in the vehicle interior.

以上のような構成および作動の風向風速計1は、特許文献1に記載の風向風速計に比べて、風速の変化に対する応答が速く、かつ、風向の変化に対する応答も速い。このことの理由について、以下説明する。 The wind direction anemometer 1 having the above configuration and operation has a faster response to a change in wind speed and a faster response to a change in wind direction than the anemometer 1 described in Patent Document 1. The reason for this will be described below.

まず、特許文献1に記載の風向風速計は、樹脂筐体の中心に発熱するヒータ(すなわち中心熱源)が設けられおり、この中心からの発熱と、外気に晒された樹脂筐体表面の冷却により、樹脂筐体表面に温度場が形成される。このような構成では、樹脂筐体自体の熱容量が樹脂筐体表面の温度変化を妨げるので、風向および風速の変化に対する応答が遅い。すなわち、風向および風速が変化しても、樹脂筐体表面の温度場がその変化に応答するまで時間がかかる。 First, the anemometer described in Patent Document 1 is provided with a heater (that is, a central heat source) that generates heat in the center of the resin housing, and heat is generated from this center and the surface of the resin housing exposed to the outside air is cooled. As a result, a temperature field is formed on the surface of the resin housing. In such a configuration, the heat capacity of the resin housing itself hinders the temperature change on the surface of the resin housing, so that the response to the change in the wind direction and the wind speed is slow. That is, even if the wind direction and the wind speed change, it takes time for the temperature field on the surface of the resin housing to respond to the changes.

図8に、特許文献1に記載のような風向風速計およびその周囲から成る系の熱回路網を示す。特許文献1に記載のような風向風速計では、図8に示すように、中心熱源と表面の間で樹脂筐体が熱抵抗Rおよび熱容量Cとして振る舞う。そして、樹脂筐体の周囲の外気は、熱抵抗Rxおよび熱浴Sxとして振る舞う。このように、特許文献1に記載の風向風速計では、樹脂筐体が中心熱源と表面の間で熱容量Cとして振る舞うので、風向および風速が変化しても、樹脂筐体表面の温度場がその変化に応答するまで時間がかかる。したがって、風向、風速の検出精度が低い。 FIG. 8 shows a thermal network of a system including an anemometer and its surroundings as described in Patent Document 1. In an anemometer as described in Patent Document 1, as shown in FIG. 8, the resin housing behaves as a thermal resistance R and a heat capacity C between the central heat source and the surface. Then, the outside air around the resin housing behaves as a thermal resistance Rx and a heat bath Sx. As described above, in the wind direction anemometer described in Patent Document 1, since the resin housing behaves as a heat capacity C between the central heat source and the surface, the temperature field on the surface of the resin housing is the same even if the wind direction and the wind speed change. It takes time to respond to changes. Therefore, the detection accuracy of the wind direction and the wind speed is low.

図9に、本実施形態の風向風速計1およびその周囲から成る系の熱回路網を示す。この図に示すように、風向風速計1では、筐体2が熱抵抗2Rおよび熱容量2Cとして振る舞う。そして、筐体2の周囲の外気は、熱抵抗Rxおよび熱浴Sxとして振る舞う。筐体2の熱容量2Cは、感温素子3−1、…、3−16のうちどの感温素子の熱容量よりも、大きい。そして、熱源である感温素子3−1、…、3−16は、熱的に筐体2と外気の間にあり、かつ、温度センサとしての役割も果たす。 FIG. 9 shows a thermal network of a system including the anemometer 1 of the present embodiment and its surroundings. As shown in this figure, in the anemometer 1, the housing 2 behaves as a thermal resistance 2R and a heat capacity 2C. Then, the outside air around the housing 2 behaves as a thermal resistance Rx and a heat bath Sx. The heat capacity 2C of the housing 2 is larger than the heat capacity of any of the temperature sensitive elements 3-1, ..., 3-16. The temperature sensitive elements 3-1, ..., 3-16, which are heat sources, are thermally located between the housing 2 and the outside air, and also serve as a temperature sensor.

このように、感温素子3−1、…、3−16自体が通電されて発熱するようになっていることで、空気以外の熱源と感温素子3−1、…、3−16の間の熱容量がなくなる。つまり、熱容量が大きい筐体2に感温素子3−1、…、3−1が取り付けられていても、筐体2の熱容量が感温素子3−1、…、3−16の応答性に悪影響を及ぼす可能性が低減される。したがって、風向風速計1における風速および風向の変化に対する応答が速くなる。 In this way, the temperature sensitive elements 3-1, ..., 3-16 themselves are energized to generate heat, so that between a heat source other than air and the temperature sensitive elements 3-1 ..., 3-16. Heat capacity is exhausted. That is, even if the temperature sensitive elements 3-1, ..., 3-1 are attached to the housing 2 having a large heat capacity, the heat capacity of the housing 2 makes the temperature sensitive elements 3-1 ..., 3-16 responsive. The possibility of adverse effects is reduced. Therefore, the response to changes in the wind speed and the wind direction in the anemometer 1 becomes faster.

しかも、筐体2の熱抵抗2Rは外気の熱抵抗Rxよりも十分大きい。したがって、感温素子3−1、…、3−16で発生した熱は、筐体2には殆ど伝達されず、図9中の白抜き矢印に示すように、殆ど外気のみに伝達される。つまり、感温素子3−1、…、3−16で発生した熱は、筐体2を介さずに直接外気へ放出される。 Moreover, the thermal resistance 2R of the housing 2 is sufficiently larger than the thermal resistance Rx of the outside air. Therefore, the heat generated by the temperature sensitive elements 3-1, ..., 3-16 is hardly transferred to the housing 2, and is almost transferred only to the outside air as shown by the white arrows in FIG. That is, the heat generated by the temperature sensitive elements 3-1, ..., 3-16 is directly released to the outside air without going through the housing 2.

このように、感温素子3−1、…、3−16で発生した熱は、筐体2よりも外気により多く伝達される。したがって、筐体2に熱が溜まって感温素子3−1、…、3−16の応答性に悪影響を及ぼす可能性が低減される。 In this way, the heat generated by the temperature sensitive elements 3-1, ..., 3-16 is transferred to the outside air more than the housing 2. Therefore, the possibility that heat is accumulated in the housing 2 and adversely affects the responsiveness of the temperature sensitive elements 3-1, ..., 3-16 is reduced.

風向風速計1が以上のようになっていることで、風向および風速のどちらか一方または両方が変化した場合、筐体2の表面の温度は、筐体2の熱容量2Cに殆ど阻害されることなく、高い応答速度で変化する。その結果、感温素子3−1、…、3−16の温度も風速および風向の変化に対する応答が速い。したがって、風向および風速の検出精度が向上する。 With the wind direction and anemometer 1 as described above, when either or both of the wind direction and the wind speed change, the temperature of the surface of the housing 2 is almost hindered by the heat capacity 2C of the housing 2. It changes with a high response speed. As a result, the temperatures of the temperature sensitive elements 3-1, ..., 3-16 also respond quickly to changes in wind speed and direction. Therefore, the detection accuracy of the wind direction and the wind speed is improved.

実際、図10に示すように、本実施形態の風向風速計1における筐体2の表面温度と外気温の差91は、従来の風向風速計における樹脂筐体の表面温度と外気温の差90に比べて、素速く低下する。 In fact, as shown in FIG. 10, the difference 91 between the surface temperature and the outside air temperature of the housing 2 in the anemometer 1 of the present embodiment is the difference 90 between the surface temperature and the outside air temperature of the resin housing in the conventional anemometer. Compared to, it drops quickly.

このように、風向風速計1においては、感温素子3−1、…、3−16に供給される電流値の変動を制御することで、風向および風速を計測することができる。 As described above, in the anemometer 1, the wind direction and the wind speed can be measured by controlling the fluctuation of the current value supplied to the temperature sensitive elements 3-1, ..., 3-16.

(第2実施形態)
次に、第2実施形態について説明する。本実施形態の風向風速計1は、第1実施形態の風向風速計1と同様、筐体2、16個の感温素子3−1、…、3−16、支柱4、配線6、ケーブル7、および計測部8を有している。風向風速計1の搭載先は、第1実施形態と同様である。
(Second Embodiment)
Next, the second embodiment will be described. Similar to the anemometer 1 of the first embodiment, the anemometer 1 of the present embodiment has a housing 2, 16 temperature sensitive elements 3-1 and ..., 3-16, columns 4, wiring 6, and a cable 7. , And a measuring unit 8. The mounting destination of the anemometer 1 is the same as that of the first embodiment.

筐体2の構成は、第1実施形態と同じである。感温素子3−1、…、3−16の構成および配置も、第1実施形態と同様である。支柱4の構成も第1実施形態と同じである。 The configuration of the housing 2 is the same as that of the first embodiment. The configuration and arrangement of the temperature sensing elements 3-1, ..., 3-16 are the same as those in the first embodiment. The configuration of the support column 4 is also the same as that of the first embodiment.

配線6の接続形態は、第1実施形態と異なっている。具体的には、本実施形態の配線6は、図11、図12、図13に示すように、感温素子3−1、…、3−16の各々を計測部8に接続する。 The connection form of the wiring 6 is different from that of the first embodiment. Specifically, in the wiring 6 of the present embodiment, as shown in FIGS. 11, 12, and 13, each of the temperature sensitive elements 3-1, ..., 3-16 is connected to the measuring unit 8.

配線6は、感温素子3−1、…、3−16の両端から出て筐体2の表面に沿って伸び、筐体2の内部に入る。そして配線6は、筐体2の内部に入った後に支柱4の内部を通り、ケーブル7によって纏められて、計測部8に引き込まれる。 The wiring 6 exits from both ends of the temperature sensitive elements 3-1, ..., 3-16, extends along the surface of the housing 2, and enters the inside of the housing 2. Then, the wiring 6 passes through the inside of the support column 4 after entering the inside of the housing 2, is gathered by the cable 7, and is drawn into the measurement unit 8.

本実施形態の計測部8は、第1実施形態と異なり、図13に示すように、16個の電圧計V1、…、V16、処理部81、16個の電流源82−1、…、82−16を有している。電圧計V1、…、V16風向風速計1は、第1実施形態と同様に、対応する感温素子の両端の電圧値を検出して51に出力する。 Unlike the first embodiment, the measuring unit 8 of the present embodiment has 16 voltmeters V1, ..., V16, a processing unit 81, and 16 current sources 82-1, ..., 82, as shown in FIG. It has -16. The voltmeters V1, ..., V16 wind direction and anemometer 1 detect the voltage values at both ends of the corresponding temperature sensitive elements and output them to 51, as in the first embodiment.

電流源82−1、…、82−16は、感温素子3−1、…、3−16と、この順に1対1で対応している。電流源82−1、…、82−16の各々は、対応する感温素子に所定の電流を供給する回路である。電流源82−1、…、82−16から対応する感温素子に供給される電流の電流値は、処理部81によって互いに独立に制御可能となっている。 The current sources 82-1, ..., 82-16 correspond to the temperature sensitive elements 3-1, ..., 3-16 in this order on a one-to-one basis. Each of the current sources 82-1, ..., 82-16 is a circuit that supplies a predetermined current to the corresponding temperature sensitive element. The current values of the currents supplied from the current sources 82-1, ..., 82-16 to the corresponding temperature sensitive elements can be controlled independently of each other by the processing unit 81.

このように、電圧計V1、…、V16の各々は、対応する感温素子に及ぼされる電流および電圧のうち一方の電気的物理量(すなわち電圧)を検出する電気的物理量計である。そして、電流源82−1、…、82−16の各々は、対応する感温素子に及ぼされる電流および電圧のうち上記一方の電気的物理量(すなわち電圧)とは異なる他方の電気的物理量(すなわち電流)を制御する電源である。 As described above, each of the voltmeters V1, ..., V16 is an electrical physical quantity meter that detects the electrical physical quantity (that is, voltage) of one of the current and the voltage exerted on the corresponding temperature sensitive element. Then, each of the current sources 82-1, ..., 82-16 has an electrical physical quantity (that is, a voltage) different from the electrical physical quantity (that is, voltage) of one of the currents and voltages exerted on the corresponding temperature sensitive elements. It is a power supply that controls (current).

以上のような構成の風向風速計1の作動について、以下説明する。まず処理部81は、感温素子3−1、…、3−16の抵抗値がすべて同様に図14の様に変化するよう、電流源82−1、…、82−16を制御する。 The operation of the anemometer 1 having the above configuration will be described below. First, the processing unit 81 controls the current sources 82-1, ..., 82-16 so that the resistance values of the temperature sensitive elements 3-1, ..., 3-16 all change as shown in FIG.

このために、処理部81は、電流源82−1、…、82−16のそれぞれを制御対象として、以下のような制御を行う。以下、制御対象の電流源を対象電流源といい、対象電流源に対応する感温素子を対象感温素子といい、対象感温素子に対応する電圧計を対象電圧計という。 For this purpose, the processing unit 81 performs the following control with each of the current sources 82-1, ..., 82-16 as the control target. Hereinafter, the current source to be controlled is referred to as a target current source, the temperature sensitive element corresponding to the target current source is referred to as a target temperature sensitive element, and the voltmeter corresponding to the target temperature sensitive element is referred to as a target voltmeter.

処理部81は、対象電流源から対象感温素子に供給されている電流値と、対象電圧計から出力される電圧値とに基づいて、対象感温素子の抵抗値を算出する。そして処理部81は、算出した抵抗値に基づいて、対象感温素子の抵抗値が目標抵抗値になるように、対象電流源から対象感温素子に供給される電流値を増加、減少、または維持させる。目標抵抗値は、図14の様に変化する。 The processing unit 81 calculates the resistance value of the target temperature sensitive element based on the current value supplied from the target current source to the target temperature sensitive element and the voltage value output from the target voltmeter. Then, the processing unit 81 increases, decreases, or increases or decreases the current value supplied from the target current source to the target temperature sensitive element so that the resistance value of the target temperature sensitive element becomes the target resistance value based on the calculated resistance value. To maintain. The target resistance value changes as shown in FIG.

したがって、処理部81は、対象電流源から対象感温素子に供給されている電流値と、対象電圧計から出力される電圧値とを利用したフィードバック制御により、対象感温素子の抵抗値が図14の様に変化するよう、対象電流源を制御する。 Therefore, the processing unit 81 measures the resistance value of the target temperature sensitive element by feedback control using the current value supplied from the target current source to the target temperature sensitive element and the voltage value output from the target voltmeter. The target current source is controlled so as to change as in 14.

このような制御により、電流源82−1、…、82−16からの電流が変化し、感温素子3−1、…、3−16の抵抗値が、図14の様に、一定の高抵抗値Rと高抵抗値Rよりも低い一定の低抵抗値Rとを、0.25秒毎に交互に示す。その結果、電流源82−1、…、82−16から感温素子3−1、…、3−16に供給される電流値および感温素子3−1、…、3−16の抵抗値は、0.5秒周期で変動する。 By such control, the currents from the current sources 82-1, ..., 82-16 change, and the resistance values of the temperature sensitive elements 3-1 ..., 3-16 become constant high as shown in FIG. A resistance value R 1 and a constant low resistance value R 0 lower than the high resistance value R 1 are alternately shown every 0.25 seconds. As a result, the current value supplied from the current sources 82-1, ..., 82-16 to the temperature sensitive elements 3-1, ..., 3-16 and the resistance value of the temperature sensitive elements 3-1 ..., 3-16 , It fluctuates in a cycle of 0.5 seconds.

感温素子3−1、…、3−16は、自己の温度が上昇すると抵抗値が上がる傾向にあるので、感温素子3−1、…、3−16の各々においては、高抵抗値Rとなっている場合の方が、低抵抗値Rとなっている場合に比べて、熱流量が多い。 Since the resistance values of the temperature sensitive elements 3-1, ..., 3-16 tend to increase as their own temperature rises, the high resistance values R of each of the temperature sensitive elements 3-1, ..., 3-16 When it is 1, the heat flow rate is larger when the resistance value is R0 than when it is low.

感温素子3−1、…、3−16の個々においては、当該感温素子の周囲の空気の温度(すなわち外気温)、風向、風速が同じなら、高抵抗値Rとなっている場合の当該感温素子の熱流量および温度は、どの時点においても同じである。 Thermosensitive element 3-1, ..., in particular 3-16, the temperature (i.e., outside air temperature) of the air around the temperature sensitive device, wind direction, if the wind speed is the same, if it is a high resistance value R 1 The heat flow rate and temperature of the temperature sensitive element are the same at any time point.

同様に、感温素子3−1、…、3−16の個々においては、当該感温素子の周囲の空気の温度(すなわち外気温)、風向、風速が同じなら、低抵抗値Rとなっている場合の当該感温素子の熱流量および温度は、どの時点においても同じである。 Similarly, temperature sensing element 3-1, ..., in particular 3-16, if ambient air temperature of the temperature sensitive device (i.e. outside air temperature), wind direction, wind speed is the same, a low resistance value R 2 If so, the heat flow rate and temperature of the temperature sensitive element are the same at any time point.

なお、抵抗値の変動周期は、0.5秒に限られない。また、抵抗値変動の1周期内において高抵抗値Rが実現する時間長と低抵抗値Rが実現する時間長との比は、同じであってもよいし異なっていてもよい。 The fluctuation cycle of the resistance value is not limited to 0.5 seconds. Further, the ratio of the time length realized by the high resistance value R 1 and the time length realized by the low resistance value R 0 in one cycle of the resistance value fluctuation may be the same or different.

また、処理部81は、上述のように電圧源83を制御している期間中に、電圧計V1、…、V16から入力された信号に基づいて、感温素子3−1、…、3−16のそれぞれについて、両端間の電圧値を繰り返し特定する。そして処理部81は、特定した16個の電圧値と当該電圧値が実現した時点における感温素子3−1、…、3−16の抵抗値との組を、RAM中の所定の履歴領域に記録する。 Further, the processing unit 81 is based on the signals input from the voltmeters V1, ..., V16 during the period of controlling the voltage source 83 as described above, and the temperature sensing elements 3-1, ..., 3- For each of 16, the voltage value between both ends is repeatedly specified. Then, the processing unit 81 puts a set of the specified 16 voltage values and the resistance values of the temperature sensitive elements 3-1, ..., 3-16 at the time when the voltage values are realized into a predetermined history area in the RAM. Record.

電圧値を特定するタイミングが発生する周期は、感温素子3−1、…、3−16の抵抗値の変動の各周期において、高抵抗値Rが実現する時点と低抵抗値Rが実現する時点の各々で1回または複数回電圧を特定できる程度に、短い。電圧値を特定するタイミングはサンプリングタイミングであり、サンプリングタイミングが発生する周期はサンプリング周期である。 The period in which the timing for specifying the voltage value occurs is the time when the high resistance value R 1 is realized and the low resistance value R 0 in each cycle of the fluctuation of the resistance values of the temperature sensitive elements 3-1, ..., 3-16. Short enough to identify the voltage once or multiple times at each point of realization. The timing for specifying the voltage value is the sampling timing, and the cycle in which the sampling timing occurs is the sampling cycle.

また、処理部81は、上述のように電圧源83を制御している期間中に、図15に示す処理を繰り返し(例えば0.5秒よりも長い1秒間隔で)実行する。図15の処理においては、処理部81は、まずステップ105で、感温素子3−1、…、3−16の各々について特定された、過去の所定の連続する複数の変動周期(例えば直近の3周期)中の各サンプリングタイミングに上記履歴領域に記録された電圧値および抵抗値を、RAMから取得する。変動周期は、感温素子3−1、…、3−16の抵抗値の変動周期である。 Further, the processing unit 81 repeats the processing shown in FIG. 15 (for example, at 1-second intervals longer than 0.5 seconds) during the period in which the voltage source 83 is controlled as described above. In the processing of FIG. 15, the processing unit 81 first in step 105, first, in step 105, a plurality of predetermined continuous fluctuation periods (for example, the latest) specified for each of the temperature sensitive elements 3-1, ..., 3-16 in the past. The voltage value and resistance value recorded in the history area at each sampling timing during (3 cycles) are acquired from the RAM. The fluctuation cycle is the fluctuation cycle of the resistance values of the temperature sensitive elements 3-1, ..., 3-16.

続いて処理部81は、ステップ110で、直前のステップ105で取得した抵抗値に基づいて、各サンプリングタイミングにおける感温素子3−1、…、3−16の温度を算出する。これにより、処理部81は、感温素子3−1、…、3−16の各々の、過去の連続する複数の変動周期の各々において、高抵抗値Rが実現する時点と低抵抗値Rが実現する時点の両方における温度を、取得することができる。なお、各感温素子の各サンプリングタイミングの時点における抵抗値に対応する温度は、第1実施形態と同様の温度抵抗値テーブルを用いて特定することができる。 Subsequently, in step 110, the processing unit 81 calculates the temperatures of the temperature sensitive elements 3-1, ..., 3-16 at each sampling timing based on the resistance value acquired in the immediately preceding step 105. As a result, the processing unit 81 has a time point at which the high resistance value R 1 is realized and a low resistance value R in each of the plurality of continuous fluctuation cycles in the past of each of the temperature sensitive elements 3-1, ..., 3-16. The temperature at both times when 0 is realized can be obtained. The temperature corresponding to the resistance value at each sampling timing of each temperature sensitive element can be specified by using the same temperature resistance value table as in the first embodiment.

このようにしてステップ110で得られた或る感温素子における温度は、図7に例示するように、極大値と極小値が周期的に交互に訪れる変化を示す。ある感温素子における風速が変化すると、その感温素子の温度変化における極大値T1および極小値T2が変化し、その結果、図7に示すように、極大値T1と極小値T2の差がTd1からTd2に変化する。 The temperature in a certain temperature-sensitive element thus obtained in step 110 shows a change in which the maximum value and the minimum value periodically alternate, as illustrated in FIG. When the wind speed of a certain temperature-sensitive element changes, the maximum value T1 and the minimum value T2 in the temperature change of the temperature-sensitive element change, and as a result, as shown in FIG. 7, the difference between the maximum value T1 and the minimum value T2 is Td1. Changes from to Td2.

ステップ110に続いて処理部81は、ステップ115で、直前のステップ105で取得した電圧値および抵抗値に基づいて、各サンプリングタイミングにおける感温素子3−1、…、3−16の単位時間当たりの発熱量(すなわち熱流量)を算出する。これにより、処理部81は、感温素子3−1、…、3−16の各々の、過去の連続する複数の変動周期の各々において、高抵抗値Rが実現する時点と低抵抗値Rが実現する時点の両方における熱流量を、取得することができる。 Following step 110, the processing unit 81, in step 115, based on the voltage value and resistance value acquired in the immediately preceding step 105, per unit time of the temperature sensing elements 3-1, ..., 3-16 at each sampling timing. Calculate the calorific value (that is, the heat flow rate) of. As a result, the processing unit 81 has a time point at which the high resistance value R 1 is realized and a low resistance value R in each of the plurality of continuous fluctuation cycles in the past of each of the temperature sensitive elements 3-1, ..., 3-16. The heat flow rate at both times when 0 is realized can be obtained.

なお、各感温素子の各サンプリングタイミングの時点における電圧値および抵抗値からその時点のその感温素子の熱流量を算出する方法は、以下の通りである。すなわち、処理部81は、その時点においてその感温素子の両端に印加される電圧値の自乗から、その時点におけるその感温素子の抵抗値を、除算する。これによって、その時点におけるその感温素子の熱流量が得られる。ステップ120からステップ150までの処理内容は、第1実施形態と同じである。 The method of calculating the heat flow rate of the temperature sensitive element at that time from the voltage value and the resistance value at each sampling timing of each temperature sensitive element is as follows. That is, the processing unit 81 divides the resistance value of the temperature sensitive element at that time from the square of the voltage value applied to both ends of the temperature sensitive element at that time. As a result, the heat flow rate of the temperature sensitive element at that time can be obtained. The processing contents from step 120 to step 150 are the same as those in the first embodiment.

このように、本実施形態のように感温素子3−1、…、3−16の抵抗値が制御される風向風速計1においても、感温素子3−1、…、3−16の抵抗値の変動を制御することで第1実施形態と同様の効果を得ることができる。 As described above, even in the anemometer 1 in which the resistance values of the temperature sensitive elements 3-1, ..., 3-16 are controlled as in the present embodiment, the resistances of the temperature sensitive elements 3-1 ..., 3-16 By controlling the fluctuation of the value, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

(第3実施形態)
次に、第3実施形態について説明する。本実施形態の風向風速計1は、第1実施形態の風向風速計1と同様、筐体2、16個の感温素子3−1、…、3−16、支柱4、配線6、ケーブル7、および計測部8を有している。風向風速計1の搭載先は、第1実施形態と同様である。
(Third Embodiment)
Next, the third embodiment will be described. Similar to the anemometer 1 of the first embodiment, the anemometer 1 of the present embodiment has a housing 2, 16 temperature sensitive elements 3-1 and ..., 3-16, columns 4, wiring 6, and a cable 7. , And a measuring unit 8. The mounting destination of the anemometer 1 is the same as that of the first embodiment.

筐体2の構成は、第1実施形態と同じである。感温素子3−1、…、3−16の構成および配置も、第1実施形態と同様である。支柱4の構成も第1実施形態と同じである。 The configuration of the housing 2 is the same as that of the first embodiment. The configuration and arrangement of the temperature sensing elements 3-1, ..., 3-16 are the same as those in the first embodiment. The configuration of the support column 4 is also the same as that of the first embodiment.

配線6の接続形態は、第1実施形態と異なっている。具体的には、本実施形態の配線6は、図11、図12、図16に示すように、感温素子3−1、…、3−16を並列に接続すると共に、感温素子3−1、…、3−16の各々を計測部8に接続する。 The connection form of the wiring 6 is different from that of the first embodiment. Specifically, in the wiring 6 of the present embodiment, as shown in FIGS. 11, 12, and 16, the temperature sensitive elements 3-1, ..., 3-16 are connected in parallel, and the temperature sensitive elements 3- Each of 1, ..., 3-16 is connected to the measuring unit 8.

配線6は、感温素子3−1、…、3−16の両端から出て筐体2の表面に沿って伸び、筐体2の内部に入る。そして配線6は、筐体2の内部に入った後に支柱4の内部を通り、ケーブル7によって纏められて、計測部8に引き込まれる。 The wiring 6 exits from both ends of the temperature sensitive elements 3-1, ..., 3-16, extends along the surface of the housing 2, and enters the inside of the housing 2. Then, the wiring 6 passes through the inside of the support column 4 after entering the inside of the housing 2, is gathered by the cable 7, and is drawn into the measurement unit 8.

本実施形態の計測部8は、第1実施形態と異なり、図16に示すように、16個の電流計A1、…、A16、処理部81、電圧源83を有している。電流計A1、…、A16は、感温素子3−1、…、3−16に、この順に一対一に対応している。電流計A1、…、A16の各々は、対応する感温素子に直列に接続されている。電流計A1、…、A16の検出結果は、処理部81に入力される。 Unlike the first embodiment, the measuring unit 8 of the present embodiment has 16 ammeters A1, ..., A16, a processing unit 81, and a voltage source 83, as shown in FIG. The ammeters A1, ..., A16 have a one-to-one correspondence with the temperature sensitive elements 3-1, ..., 3-16 in this order. Each of the ammeters A1, ..., A16 is connected in series with the corresponding temperature sensitive element. The detection results of the ammeters A1, ..., A16 are input to the processing unit 81.

処理部81のハードウェア構成は第1実施形態と同じである。 The hardware configuration of the processing unit 81 is the same as that of the first embodiment.

電圧源83は、感温素子3−1、…、3−16の各々に所定の電圧を印加する回路である。電圧源83から印加される電圧値は、処理部81によって制御可能となっている。 The voltage source 83 is a circuit that applies a predetermined voltage to each of the temperature sensitive elements 3-1, ..., 3-16. The voltage value applied from the voltage source 83 can be controlled by the processing unit 81.

このように、電流計A1、…、A16の各々は、対応する感温素子に及ぼされる電流および電圧のうち一方の電気的物理量(すなわち電流)を検出する電気的物理量計である。そして、電圧源83は、感温素子3−1、…、3−16に及ぼされる電流および電圧のうち上記一方の電気的物理量(すなわち電流)とは異なる他方の電気的物理量(すなわち電圧)を制御する電源である。 As described above, each of the ammeters A1, ..., And A16 is an electrical physical quantity meter that detects the electrical physical quantity (that is, the current) of one of the current and the voltage exerted on the corresponding temperature-sensitive element. Then, the voltage source 83 uses the electrical physical quantity (that is, voltage) of the other of the currents and voltages exerted on the temperature sensitive elements 3-1, ..., 3-16, which is different from the electrical physical quantity (that is, the current) of one of the above. It is a power supply to control.

以上のような構成の風向風速計1の作動について、以下説明する。まず処理部81は、感温素子3−1、…、3−16に印加される電圧値が図17の様に変化するよう、電圧源83を制御する。これにより、電圧源83は、図17に示す通り、一定の高電圧値Vと高電圧値Vよりも低い一定の低電圧値Vを、0.25秒毎に交互に切り替えて、感温素子3−1、…、3−16に印加する。その結果、電圧源83から感温素子3−1、…、3−16に印加される電圧値は、0.5秒周期で変動する。 The operation of the anemometer 1 having the above configuration will be described below. First, the processing unit 81 controls the voltage source 83 so that the voltage values applied to the temperature sensitive elements 3-1, ..., 3-16 change as shown in FIG. As a result, as shown in FIG. 17, the voltage source 83 alternately switches between a constant high voltage value V 1 and a constant low voltage value V 0 lower than the high voltage value V 1 every 0.25 seconds. It is applied to the temperature sensitive elements 3-1, ..., 3-16. As a result, the voltage values applied from the voltage source 83 to the temperature sensitive elements 3-1, ..., 3-16 fluctuate in a cycle of 0.5 seconds.

感温素子3−1、…、3−16の各々においては、高電圧値Vが流れている場合の方が、低電圧値Vが流れている場合に比べて、熱流量が多い。 In each of the temperature sensitive elements 3-1, ..., 3-16, the heat flow rate is larger when the high voltage value V 1 is flowing than when the low voltage value V 0 is flowing.

感温素子3−1、…、3−16の個々においては、当該感温素子の周囲の空気の温度(すなわち外気温)、風向、風速が同じなら、高電圧値Vが印加されている場合の当該感温素子の熱流量および温度は、どの時点においても同じである。 In each of the temperature sensitive elements 3-1, ..., 3-16, if the temperature (that is, outside air temperature), wind direction, and wind speed of the air around the temperature sensitive element are the same, a high voltage value V 1 is applied. The heat flow rate and temperature of the temperature sensitive element in the case are the same at any time point.

同様に、感温素子3−1、…、3−16の個々においては、当該感温素子の周囲の空気の温度(すなわち外気温)、風向、風速が同じなら、低電圧値Vが印加されている場合の当該感温素子の熱流量および温度は、どの時点においても同じである。 Similarly, temperature sensing element 3-1, ..., in particular 3-16, the temperature sensitive device ambient air temperature (i.e., outside air temperature), wind direction, if the wind speed is the same, the low voltage value V 2 is applied If so, the heat flow rate and temperature of the temperature sensitive element are the same at any time point.

なお、電圧源83から印加される電圧値の変動周期は、0.5秒に限られない。また、電圧値変動の1周期内において高電圧値Vが実現する時間長と低電圧値Vが実現する時間長との比は、同じであってもよいし異なっていてもよい。 The fluctuation cycle of the voltage value applied from the voltage source 83 is not limited to 0.5 seconds. Further, the ratio of the time length realized by the high voltage value V 1 and the time length realized by the low voltage value V 0 in one cycle of the voltage value fluctuation may be the same or different.

また、処理部81は、上述のように電圧源83を制御している期間中に、電流計A1、…、A16から入力された信号に基づいて、感温素子3−1、…、3−16に流れる電流の16個の電流値を繰り返し特定する。そして処理部81は、特定した16個の電流値と当該電流値が実現した時点に電圧源83から感温素子3−1、…、3−16に印加される電圧値との組を、RAM中の所定の履歴領域に記録する。 Further, the processing unit 81 is based on the signals input from the ammeters A1, ..., A16 during the period of controlling the voltage source 83 as described above, and the temperature sensing elements 3-1, ..., 3- The 16 current values of the current flowing through 16 are repeatedly specified. Then, the processing unit 81 sets the set of the specified 16 current values and the voltage values applied to the temperature sensitive elements 3-1, ..., 3-16 from the voltage source 83 at the time when the current values are realized, in the RAM. Record in a predetermined history area inside.

電流値を特定するタイミングが発生する周期は、感温素子3−1、…、3−16に印加される電圧値の変動の各周期において、高電圧値Vが実現する時点と低電圧値Vが実現する時点の各々で1回または複数回電圧を特定できる程度に、短い。電流値を特定するタイミングはサンプリングタイミングであり、サンプリングタイミングが発生する周期はサンプリング周期である。 The period in which the timing for specifying the current value occurs is the time when the high voltage value V 1 is realized and the low voltage value in each cycle of the fluctuation of the voltage value applied to the temperature sensitive elements 3-1, ..., 3-16. It is short enough that the voltage can be specified once or multiple times at each point in time when V 0 is realized. The timing for specifying the current value is the sampling timing, and the cycle in which the sampling timing occurs is the sampling cycle.

また、処理部81は、上述のように電圧源83を制御している期間中に、図18に示す処理を繰り返し(例えば0.5秒よりも長い1秒間隔で)実行する。図18の処理においては、処理部81は、まずステップ105で、感温素子3−1、…、3−16の各々について特定された、過去の所定の連続する複数の変動周期(例えば直近の3周期)中の各サンプリングタイミングに上記履歴領域に記録された電流値および電圧値を、RAMから取得する。変動周期は、感温素子3−1、…、3−16に印加される、供給される電流値の変動周期である。 Further, the processing unit 81 repeats the processing shown in FIG. 18 (for example, at 1-second intervals longer than 0.5 seconds) during the period in which the voltage source 83 is controlled as described above. In the processing of FIG. 18, the processing unit 81 first in step 105, first, in step 105, a plurality of predetermined continuous fluctuation periods (for example, the latest) specified for each of the temperature sensitive elements 3-1, ..., 3-16 in the past. The current value and the voltage value recorded in the history area at each sampling timing in (3 cycles) are acquired from the RAM. The fluctuation cycle is a fluctuation cycle of the supplied current value applied to the temperature sensitive elements 3-1, ..., 3-16.

続いて処理部81は、ステップ110で、直前のステップ105で取得した電流値および電圧値に基づいて、各サンプリングタイミングにおける感温素子3−1、…、3−16の温度を算出する。これにより、処理部81は、感温素子3−1、…、3−16の各々の、過去の連続する複数の変動周期の各々において、高電流値Iが実現する時点と低電流値Iが実現する時点の両方における温度を、取得することができる。なお、各感温素子の各サンプリングタイミングの時点における電圧値および電流値からその時点のその感温素子の温度を算出する方法は、第1実施形態と同じである。 Subsequently, in step 110, the processing unit 81 calculates the temperatures of the temperature sensitive elements 3-1, ..., 3-16 at each sampling timing based on the current value and the voltage value acquired in the immediately preceding step 105. As a result, the processing unit 81 sets the time point at which the high current value I 1 is realized and the low current value I 1 in each of the plurality of continuous fluctuation cycles in the past of each of the temperature sensitive elements 3-1, ..., 3-16. The temperature at both times when 0 is realized can be obtained. The method of calculating the temperature of the temperature sensitive element at that time from the voltage value and the current value at each sampling timing of each temperature sensitive element is the same as that of the first embodiment.

このようにしてステップ110で得られた或る感温素子における温度は、図7に例示するように、極大値と極小値が周期的に交互に訪れる変化を示す。ある感温素子における風速が変化すると、その感温素子の温度変化における極大値T1および極小値T2が変化し、その結果、図7に示すように、極大値T1と極小値T2の差がTd1からTd2に変化する。 The temperature in a certain temperature-sensitive element thus obtained in step 110 shows a change in which the maximum value and the minimum value periodically alternate, as illustrated in FIG. When the wind speed of a certain temperature-sensitive element changes, the maximum value T1 and the minimum value T2 in the temperature change of the temperature-sensitive element change, and as a result, as shown in FIG. 7, the difference between the maximum value T1 and the minimum value T2 is Td1. Changes from to Td2.

ステップ110に続いて処理部81は、ステップ115で、直前のステップ105で取得した電圧値および電流値に基づいて、各サンプリングタイミングにおける感温素子3−1、…、3−16の単位時間当たりの発熱量(すなわち熱流量)を算出する。これにより、処理部81は、感温素子3−1、…、3−16の各々の、過去の連続する複数の変動周期の各々において、高電圧値Vが実現する時点と低電圧値Vが実現する時点の両方における熱流量を、取得することができる。なお、各感温素子の各サンプリングタイミングの時点における電圧値および電流値からその時点のその感温素子の熱流量を算出する方法は、第1実施形態と同じである。ステップ120からステップ150までの処理内容は、第1実施形態と同じである。 Following step 110, the processing unit 81 per unit time of the temperature sensitive elements 3-1, ..., 3-16 at each sampling timing based on the voltage value and the current value acquired in the immediately preceding step 105 in step 115. Calculate the calorific value (that is, the heat flow rate) of. As a result, the processing unit 81 sets the time point at which the high voltage value V 1 is realized and the low voltage value V at each of the plurality of continuous fluctuation cycles in the past of each of the temperature sensitive elements 3-1, ..., 3-16. The heat flow rate at both times when 0 is realized can be obtained. The method of calculating the heat flow rate of the temperature sensitive element at that time from the voltage value and the current value at each sampling timing of each temperature sensitive element is the same as that of the first embodiment. The processing contents from step 120 to step 150 are the same as those in the first embodiment.

このように、本実施形態のように感温素子3−1、…、3−16への印加電圧が制御される風向風速計1においても、感温素子3−1、…、3−16に印加される電圧値の変動を制御することで、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。 As described above, even in the anemometer 1 in which the voltage applied to the temperature sensitive elements 3-1, ..., 3-16 is controlled as in the present embodiment, the temperature sensitive elements 3-1, ..., 3-16 By controlling the fluctuation of the applied voltage value, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

(他の実施形態)
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、適宜変更が可能である。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。特に、ある量について複数個の値が例示されている場合、特に別記した場合および原理的に明らかに不可能な場合を除き、それら複数個の値の間の値を採用することも可能である。また、上記各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。また、本発明は、上記各実施形態に対する以下のような変形例および均等範囲の変形例も許容される。なお、以下の変形例は、それぞれ独立に、上記実施形態に適用および不適用を選択できる。すなわち、以下の変形例のうち任意の組み合わせを、上記実施形態に適用することができる。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be changed as appropriate. Further, the above-described embodiments are not unrelated to each other, and can be appropriately combined unless the combination is clearly impossible. Further, in each of the above embodiments, the elements constituting the embodiment are not necessarily essential except when it is clearly stated that they are essential and when it is clearly considered to be essential in principle. Further, in each of the above embodiments, when numerical values such as the number, numerical values, amounts, and ranges of the constituent elements of the embodiment are mentioned, when it is clearly stated that they are particularly essential, and in principle, the number is clearly limited to a specific number. It is not limited to the specific number except when it is done. In particular, when a plurality of values are exemplified for a certain amount, it is also possible to adopt a value between the plurality of values unless otherwise specified or when it is clearly impossible in principle. .. Further, in each of the above embodiments, when referring to the shape, positional relationship, etc. of a component or the like, the shape, unless otherwise specified or limited in principle to a specific shape, positional relationship, etc. It is not limited to the positional relationship. Further, the present invention also allows the following modifications and equivalent range modifications for each of the above embodiments. In addition, the following modified examples can be independently selected to be applied or not applied to the above-described embodiment. That is, any combination of the following modifications can be applied to the above embodiment.

(変形例1)
上記第1、第2、第3実施形態においては、風向と風速の両方を計測する風向風速計が例示されている。しかし、応答性を高めるために発熱する感温素子3−1、…、3−16を用いる手法は、風向と風速のうち風向のみを計測するタイプの風向計にも適用可能であり、また、風向と風速のうち風速のみを計測するタイプの風速計にも適用可能である。なお、第1、第2、第3実施形態における風向風速計1は、風向を計測するので風向計の一種であると共に、風速を計測するので風速計の一種でもある。
(Modification example 1)
In the first, second, and third embodiments, an anemometer that measures both the wind direction and the wind speed is exemplified. However, the method using the temperature sensitive elements 3-1, ..., 3-16 that generate heat in order to improve the responsiveness is also applicable to an anemometer of the type that measures only the wind direction among the wind direction and the wind speed. It can also be applied to anemometers that measure only the wind speed out of the wind direction and speed. The anemometer 1 in the first, second, and third embodiments is a kind of anemometer because it measures the wind direction, and is also a kind of anemometer because it measures the wind speed.

(変形例2)
上記第1、第2、第3実施形態では、感温素子3−1、…、3−16の数は16個設けられている。しかし、感温素子の数は16個より多くてもよいし少なくてもよい。また、風速を検出して風向を検出しないのなら、感温素子の数は1個でもよい。
(Modification 2)
In the first, second, and third embodiments, the number of temperature sensitive elements 3-1, ..., 3-16 is 16. However, the number of temperature sensitive elements may be more or less than 16. Further, if the wind speed is detected and the wind direction is not detected, the number of temperature sensitive elements may be one.

(変形例3)
処理部81は、ステップ145、150の方法に代えて、別の方法で風向を算出してもよい。例えば、処理部81は、所定のサンプリングタイミングにおける16個の感温素子3−1、…、3−16の温度のうち、最も低い温度となっている感温素子を特定し、当該感温素子の中心位置から筐体2の中心への方向を風向として特定してもよい。
(Modification example 3)
The processing unit 81 may calculate the wind direction by another method instead of the methods of steps 145 and 150. For example, the processing unit 81 identifies the temperature-sensitive element having the lowest temperature among the temperatures of the 16 temperature-sensitive elements 3-1, ..., 3-16 at a predetermined sampling timing, and the temperature-sensing element. The direction from the center position of the housing 2 to the center of the housing 2 may be specified as the wind direction.

(変形例4)
流れる空気から熱的に影響を受ける位置に配置されると共に、自己の温度に応じて電気的特性が変化する感温素子は、温度に応じて抵抗値が変化する抵抗に限られず、例えば、熱電対であってもよい。
(Modification example 4)
A temperature-sensitive element that is arranged at a position that is thermally affected by the flowing air and whose electrical characteristics change according to its own temperature is not limited to a resistor whose resistance value changes according to its own temperature, for example, thermoelectricity. It may be a pair.

(変形例5)
上記実施形態では、外気温Tを利用せずに風向および風速を算出しているが、必ずしもこのようになっておらずともよい。例えば、第1実施形態において、高い応答性を実現するためだけなら、処理部81は、外気温センサから外気温Tを取得し、取得した外気温Tを用いて風速および風向を検出してもよい。その場合、電流源82から感温素子3−1、…、3−16に印加される電流値が一定になっていてもよい。
(Modification 5)
In the above embodiment, it calculates the wind direction and wind speed without using the outside air temperature T A, may even not necessarily like this. For example, in the first embodiment, if only to achieve a high response, processor 81 obtains the outside air temperature T A from the outside air temperature sensor detects the wind speed and direction using the outside air temperature T A obtained You may. In that case, the current value applied from the current source 82 to the temperature sensitive elements 3-1, ..., 3-16 may be constant.

(変形例6)
上記実施形態では、感温素子3−1、…、3−16が自ら発熱するようになっているが、外気温Tを利用せずに風速を検出するためだけなら、自ら発熱しなくてもよい。その場合、例えば、特許文献1のように、筐体2の中心に配置されたヒータから感温素子3−1、…、3−16が熱を受けて温度上昇するようになっていてもよい。この場合、感温素子として可変抵抗ではなく熱電対が用いられていてもよい。
(Modification 6)
In the above embodiment, the temperature sensitive device 3-1, ..., 3-16 but is adapted to generate heat themselves, if only for detecting the wind speed without using the outside air temperature T A, without themselves heating May be good. In that case, for example, as in Patent Document 1, the temperature sensitive elements 3-1, ..., 3-16 may receive heat from the heater arranged in the center of the housing 2 to raise the temperature. .. In this case, a thermocouple may be used as the temperature sensitive element instead of the variable resistor.

(変形例7)
第2実施形態では、電流源82−1、…、82−16は、抵抗値が高抵抗値Rと低抵抗値Rとを交互に実現するように感温素子に通電している。そして、処理部81は、感温素子3−1、…、3−16の抵抗値が高抵抗値Rであるときに電圧計V1、…、V16が検出した電圧(すなわち、一方の電気的物理量)に基づいて、Q1およびT1を特定する。また、処理部81は、感温素子3−1、…、3−16の抵抗値が低抵抗値Rであるときに電圧計V1、…、V16が検出した電圧(すなわち、一方の電気的物理量)に基づいて、Q2およびT2を特定する。
(Modification 7)
In the second embodiment, the current sources 82-1, ..., 82-16 energize the temperature sensitive element so that the resistance values alternately realize the high resistance value R 1 and the low resistance value R 0. Then, the processing unit 81, the temperature sensitive device 3-1, ..., voltmeter V1 when a resistance value of the high resistance value R 1 of 3-16, ..., V16 are detected voltage (i.e., one electrical Q1 and T1 are specified based on the physical quantity). Further, the processing unit 81 has a voltage detected by the voltmeters V1, ..., V16 when the resistance values of the temperature sensitive elements 3-1, ..., 3-16 are low resistance values R0 (that is, one of the electrical values). Q2 and T2 are specified based on the physical quantity).

しかし、電圧源が、抵抗値が高抵抗値Rと低抵抗値Rとを交互に実現するように感温素子に通電していてもよい。その場合、処理部81は、感温素子3−1、…、3−16の抵抗値が高抵抗値Rであるときに電流計A1、…、A16が検出した電流(すなわち、一方の電気的物理量)に基づいて、Q1およびT1を特定してもよい。また、処理部81は、感温素子3−1、…、3−16の抵抗値が低抵抗値Rであるときに電流計A1、…、A16が検出した電圧(すなわち、一方の電気的物理量)に基づいて、Q2およびT2を特定してもよい。 However, the voltage source may energize the temperature sensitive element so that the resistance value alternately realizes the high resistance value R 1 and the low resistance value R 0. In that case, processor 81, the temperature sensitive device 3-1, ..., ammeter A1 when a resistance value of the high resistance value R 1 of 3-16, ..., A16 detects current (i.e., one of the electrical Q1 and T1 may be specified based on the physical quantity). Further, the processing unit 81 has a voltage detected by the ammeters A1, ..., A16 when the resistance values of the temperature sensitive elements 3-1, ..., 3-16 are low resistance values R0 (that is, one of the electrical values). Q2 and T2 may be specified based on the physical quantity).

(まとめ)
上記各実施形態の一部または全部で示された第1の観点によれば、風速計は、流れる空気から熱的に影響を受ける位置に配置されると共に、自己の温度に応じて電気抵抗値が変化する感温素子と、前記感温素子の温度に基づいて、前記空気の風速を検出する処理部と、を備える。前記感温素子は、前記処理部が前記風速を検出するときに、電源から通電されて発熱している。
(summary)
According to the first aspect shown in part or all of each of the above embodiments, the anemometer is located at a position that is thermally affected by the flowing air and has an electrical resistance value according to its own temperature. A temperature-sensitive element whose temperature is changed, and a processing unit that detects the wind speed of the air based on the temperature of the temperature-sensitive element. The temperature sensitive element is energized from a power source to generate heat when the processing unit detects the wind speed.

このように、感温素子自体が通電されて発熱するようになっていることで、空気以外の熱源と感温素子の間の熱容量がなくなる。したがって、風速計における風速の変化に対する応答が速くなる。 As described above, since the temperature sensitive element itself is energized to generate heat, the heat capacity between the heat source other than air and the temperature sensitive element is eliminated. Therefore, the response of the anemometer to a change in wind speed becomes faster.

また、第2の観点によれば、風速計は、前記感温素子よりも熱容量が大きい筐体を備え、前記感温素子は、前記筐体の表面に配置されている。 Further, according to the second aspect, the anemometer includes a housing having a heat capacity larger than that of the temperature sensing element, and the temperature sensing element is arranged on the surface of the housing.

このように、熱容量が大きい筐体に感温素子が配置されていても、筐体の熱容量が感温素子の応答性に悪影響を及ぼす可能性が低減される。したがって、風速計における風速の変化に対する応答が速くなる。 As described above, even if the temperature-sensitive element is arranged in the housing having a large heat capacity, the possibility that the heat capacity of the housing adversely affects the responsiveness of the temperature-sensitive element is reduced. Therefore, the response of the anemometer to a change in wind speed becomes faster.

また、第3の観点によれば、前記筐体の熱抵抗は、前記空気の熱抵抗よりも大きい。このようになっていることで、感温素子で発生した熱は、筐体よりも外気により多く伝達される。したがって、筐体に熱が溜まって感温素子の応答性に悪影響を及ぼす可能性が低減される。 Further, according to the third viewpoint, the thermal resistance of the housing is larger than the thermal resistance of the air. In this way, more heat generated by the temperature sensitive element is transferred to the outside air than to the housing. Therefore, the possibility that heat is accumulated in the housing and adversely affects the responsiveness of the temperature sensitive element is reduced.

また、第4の観点によれば、風速計は、前記感温素子に及ぼされる電流および電圧のうち一方の電気的物理量を検出する電気的物理量計(V1、…、V16、A1、…、A16)を備える。前記電源は、前記感温素子に及ぼされる前記電流および前記電圧のうち前記一方の電気的物理量とは異なる他方の電気的物理量を制御する。前記処理部は、前記電源に制御される前記他方の電気的物理量および前記電気的物理量計が検出した前記一方の電気的物理量に基づいて、前記風速を検出する。このような関係の電気的物理量計と電源を用いることで、処理部が風速を検出することができる。 Further, according to the fourth aspect, the anemometer is an electrical physical quantity meter (V1, ..., V16, A1, ..., A16) that detects the electrical physical quantity of one of the current and the voltage exerted on the temperature sensitive element. ) Is provided. The power supply controls the electrical physical quantity of the current and the voltage exerted on the temperature sensitive element, which is different from the electrical physical quantity of the one. The processing unit detects the wind speed based on the other electrical physical quantity controlled by the power supply and the one electrical physical quantity detected by the electrical physical quantity meter. By using an electrical physical quantity meter and a power source having such a relationship, the processing unit can detect the wind speed.

また、第5の観点によれば、風向計は、流れる空気から熱的に影響を受ける位置に配置されると共に、自己の温度に応じて電気抵抗値が変化する複数個の感温素子(3−1、…、3−16)と、前記複数個の感温素子の温度に基づいて、前記空気の風向を検出する処理部(81)と、を備える。前記複数個の感温素子は、前記処理部が前記風向を検出するときに、電源から通電されて発熱している。 Further, according to the fifth viewpoint, the anemometer is arranged at a position where it is thermally affected by the flowing air, and the electric resistance value changes according to its own temperature (3). -1, ..., 3-16) and a processing unit (81) that detects the wind direction of the air based on the temperatures of the plurality of temperature sensitive elements. The plurality of temperature sensitive elements are energized from a power source to generate heat when the processing unit detects the wind direction.

このように、感温素子自体が通電されて発熱するようになっていることで、空気以外の熱源と感温素子の間の熱容量がなくなる。したがって、風向計における風向の変化に対する応答が速くなる。 As described above, since the temperature sensitive element itself is energized to generate heat, the heat capacity between the heat source other than air and the temperature sensitive element is eliminated. Therefore, the anemometer responds faster to changes in the wind direction.

また、第6の観点によれば、風速計は、流れる空気から熱的に影響を受ける位置に配置されると共に前記空気以外に由来する熱によって温度上昇し、自己の温度に応じて電気的特性が変化する感温素子(3−1、…、3−16)と、前記感温素子が検出した温度に基づいて、前記空気の風速を検出する処理部(81)と、を備える。前記処理部は、前記感温素子から前記空気へ流れる熱流量が第1熱流量であるときの前記感温素子の第1温度と、前記第1熱流量と、前記感温素子から前記空気へ流れる熱流量が前記第1熱流量とは異なる第2熱流量であるときの前記感温素子の第2温度と、前記第2熱流量とに基づいて、前記空気の風速を算出する。前記処理部によって算出される前記風速は、前記第2熱流量から前記第1熱流量を減算した量の絶対値が大きくなるほど大きく、かつ、前記第2熱流量から前記第1熱流量を減算した量の絶対値が大きくなるほど小さくなる。 Further, according to the sixth viewpoint, the anemometer is arranged at a position where it is thermally affected by the flowing air, and the temperature rises due to the heat derived from other than the air, and the electrical characteristics are changed according to its own temperature. It is provided with a temperature sensitive element (3-1, ..., 3-16) in which the temperature changes, and a processing unit (81) that detects the wind speed of the air based on the temperature detected by the temperature sensitive element. The processing unit includes the first temperature of the temperature sensitive element when the heat flow from the temperature sensitive element to the air is the first heat flow rate, the first heat flow rate, and the temperature sensitive element to the air. The wind velocity of the air is calculated based on the second temperature of the temperature sensitive element and the second heat flow rate when the heat flow rate is a second heat flow rate different from the first heat flow rate. The wind velocity calculated by the processing unit increases as the absolute value of the amount obtained by subtracting the first heat flow rate from the second heat flow rate increases, and the first heat flow rate is subtracted from the second heat flow rate. The larger the absolute value of the quantity, the smaller it becomes.

ある物体からその周囲に流れる熱流量Q、当該物体からその周囲の空気への熱伝達率h、当該物体の温度T、当該物体の周囲の温度(すなわち外気温)Tの間には、Q=h×(T−T)という関係があることが知られている。 Heat flow Q flowing from an object in the surrounding, the heat transfer coefficient from the object to the surrounding air h, the temperature T of the object, between the ambient temperature (i.e., outside air temperature) T A of the object is, Q = relationship that h × (T-T A) is known to have.

発明者は、この関係に着目し、当該物体の温度が経時的に変動し、かつ、外気温Tが経時的に変動しない場合、以下の2つの等式が両立することを見出した。
Q1=h×(T1−T
Q2=h×(T2−T
ここで、Q1、T1は、或る時点において当該物体からその周囲に流れる熱流量および当該物体の温度である。また、Q2、T2は、それぞれ、別の時点において当該物体からその周囲に流れる熱流量および当該物体の温度である。
Inventors focused on this relationship, the temperature of the object over time varies, and, if the outside air temperature T A does not vary over time, we have found that the following two equations are compatible.
Q1 = h × (T1-T A)
Q2 = h × (T2-T A)
Here, Q1 and T1 are the heat flow rate flowing from the object to the surroundings and the temperature of the object at a certain time point. Further, Q2 and T2 are the heat flow rate flowing from the object to the surroundings and the temperature of the object at different time points, respectively.

そして発明者は、これら2つの等式を連立させてTを消去すると、
h=(Q2−Q1)/(T2−T1)
という式が得られることを見出した。熱伝達率hから風速を算出することが可能なため、この式によれば、Q1、Q2、T1、T2に相当する量がわかれば外気温Tがわからなくても風速を算出することができる。そして、上記第1熱流量がQ1に相当し、上記第1温度がT1に相当し、上記第2熱流量がQ2に相当し、上記第2温度がT2に相当する。しがって、上記のような構成で、外気温センサを必須とせず、風速を検出することができる。
The inventors, when by simultaneous these two equations erasing T A,
h = (Q2-Q1) / (T2-T1)
I found that the formula can be obtained. Since it is possible to calculate the wind speed from the heat transfer coefficient h, according to this equation, it is possible to calculate the Q1, Q2, T1, wind speed without knowing the outside temperature T A Knowing the amount equivalent to T2 can. Then, the first heat flow rate corresponds to Q1, the first temperature corresponds to T1, the second heat flow rate corresponds to Q2, and the second temperature corresponds to T2. Therefore, with the above configuration, the wind speed can be detected without requiring an outside air temperature sensor.

また、第7の観点によれば、風速計は、前記感温素子に印加される電圧値を検出する電圧計(V1、…、V16)を備える。前記感温素子は前記感温素子の温度に応じて電気抵抗値が変化し、前記電源は、前記感温素子に供給される電流値が所定の高電流値(I)と前記高電流値よりも小さい所定の低電流値(I)とを交互に実現するように前記感温素子に通電する。前記処理部は、前記感温素子に供給される電流値が前記高電流値であるときに前記電圧計が検出した前記電圧値および前記高電流値に基づいて、前記第1熱流量および前記第1温度を特定し、前記感温素子に供給される電流値が前記低電流値であるときに前記電圧計が検出した前記電圧値および前記高電流値に基づいて、前記第2熱流量および前記第2温度を特定する。このように、感温素子に供給される電流値の変動を制御することで、風速を計測することができる。 Further, according to the seventh aspect, the anemometer includes a voltmeter (V1, ..., V16) that detects a voltage value applied to the temperature sensitive element. The electric resistance value of the temperature sensitive element changes according to the temperature of the temperature sensitive element, and the power supply has a predetermined high current value (I 1 ) and the high current value of the current value supplied to the temperature sensitive element. The temperature sensitive element is energized so as to alternately realize a predetermined low current value (I 0) smaller than that. The processing unit has the first heat flow rate and the first heat flow rate based on the voltage value and the high current value detected by the voltmeter when the current value supplied to the temperature sensitive element is the high current value. The second heat flow rate and the said Identify the second temperature. In this way, the wind speed can be measured by controlling the fluctuation of the current value supplied to the temperature sensitive element.

また、第8の観点によれば、風速計は、前記感温素子に及ぼされる電流および電圧のうち一方の電気的物理量を検出する電気的物理量計(V1、…、V16、A1、…、A16)を備える。前記感温素子は前記感温素子の温度に応じて電気抵抗値が変化する。前記電源は、前記電気抵抗値が所定の高抵抗値(R)と前記高抵抗値よりも小さい所定の低抵抗値(R)とを交互に実現するように前記感温素子に通電する。前記処理部は、前記感温素子の電気抵抗値が前記高抵抗値であるときに前記電気的物理量計が検出した前記一方の電気的物理量に基づいて、前記第1熱流量および前記第1温度を特定し、前記感温素子の電気抵抗値が前記低抵抗値であるときに前記電気的物理量計が検出した前記一方の電気的物理量に基づいて、前記第2熱流量および前記第2温度を特定する。このように、感温素子の電気抵抗値の変動を制御することで、風速を計測することができる。 Further, according to the eighth viewpoint, the anemometer is an electrical physical quantity meter (V1, ..., V16, A1, ..., A16) that detects the electrical physical quantity of one of the current and the voltage exerted on the temperature sensitive element. ) Is provided. The electric resistance value of the temperature sensitive element changes according to the temperature of the temperature sensitive element. The power source energizes the temperature sensitive element so that the electric resistance value alternately realizes a predetermined high resistance value (R 1 ) and a predetermined low resistance value (R 0) smaller than the high resistance value. .. The processing unit has the first heat flow rate and the first temperature based on the one of the electric physical quantities detected by the electric physical quantity meter when the electric resistance value of the temperature sensitive element is the high resistance value. The second heat flow rate and the second temperature are determined based on the one of the electric physical quantities detected by the electric physical quantity meter when the electric resistance value of the temperature sensitive element is the low resistance value. Identify. In this way, the wind speed can be measured by controlling the fluctuation of the electric resistance value of the temperature sensitive element.

また、第9の観点によれば、風速計は、前記感温素子に供給される電流値を検出する電流計(A1、…、A16)を備える。前記感温素子は前記感温素子の温度に応じて電気抵抗値が変化する。前記電源は、前記感温素子に印加される電圧値が所定の高電圧値(V)と前記高電圧値よりも小さい所定の低電圧値(V)とを交互に実現するように前記感温素子に通電する。前記処理部は、前記感温素子に印加される電圧値が前記高電圧値であるときに前記電流計が検出した前記電流値および前記高電圧値に基づいて、前記第1熱流量および前記第1温度を特定し、前記感温素子に印加される電圧値が前記低電圧値であるときに前記電流計が検出した前記電流値および前記高電圧値に基づいて、前記第2熱流量および前記第2温度を特定する。このように、感温素子に印加される電圧値の変動を制御することで、風速を計測することができる。 Further, according to the ninth aspect, the anemometer includes an ammeter (A1, ..., A16) for detecting the current value supplied to the temperature sensitive element. The electric resistance value of the temperature sensitive element changes according to the temperature of the temperature sensitive element. The power supply alternately realizes a predetermined high voltage value (V 1 ) and a predetermined low voltage value (V 0) smaller than the high voltage value. Energize the temperature sensitive element. The processing unit has the first heat flow rate and the first heat flow rate based on the current value and the high voltage value detected by the current meter when the voltage value applied to the temperature sensitive element is the high voltage value. The second heat flow rate and the said Identify the second temperature. In this way, the wind speed can be measured by controlling the fluctuation of the voltage value applied to the temperature sensitive element.

1 風向風速計
2 筐体
3−1、…、3−16 感温素子
81 処理部
82、82−1、…、82−16 電流源
83 電圧源
1 Anemometer 2 Housing 3-1, ..., 3-16 Temperature sensitive element 81 Processing unit 82, 82-1, ..., 82-16 Current source 83 Voltage source

Claims (3)

流れる空気から熱的に影響を受ける位置に配置されると共に、自己の温度に応じて電気抵抗値が変化する感温素子(3−1、…、3−16)と
前記感温素子よりも熱容量が大きい筐体(2)と、
前記感温素子の温度に基づいて、前記空気の風速を検出する処理部(81)と、を備え、
前記感温素子は、前記筐体の表面に配置され、前記処理部が前記風速を検出するときに、電源(82、82−1、…、82−16、83)から通電されて発熱しており
前記筐体の熱抵抗は、前記空気の熱抵抗よりも大きいことを特徴とする風速計。
A temperature-sensitive element (3-1, ..., 3-16) that is arranged at a position that is thermally affected by the flowing air and whose electrical resistance value changes according to its own temperature .
A housing (2) having a heat capacity larger than that of the temperature-sensitive element
A processing unit (81) for detecting the wind speed of the air based on the temperature of the temperature sensitive element is provided.
The temperature sensitive element is arranged on the surface of the housing, and when the processing unit detects the wind speed, it is energized from a power source (82, 82-1, ..., 82-16, 83) to generate heat. Fever ,
An anemometer characterized in that the thermal resistance of the housing is larger than the thermal resistance of the air.
前記感温素子に及ぼされる電流および電圧のうち一方の電気的物理量を検出する電気的物理量計(V1、…、V16、A1、…、A16)を備え、
前記電源は、前記感温素子に及ぼされる前記電流および前記電圧のうち前記一方の電気的物理量とは異なる他方の電気的物理量を制御し、
前記処理部は、前記電源に制御される前記他方の電気的物理量および前記電気的物理量計が検出した前記一方の電気的物理量に基づいて、前記風速を検出する請求項に記載の風速計。
The electric physical quantity meter (V1, ..., V16, A1, ..., A16) for detecting the electric physical quantity of one of the current and the voltage applied to the temperature sensitive element is provided.
The power supply controls the electric physical quantity of the current and the voltage exerted on the temperature sensitive element, which is different from the electric physical quantity of the one.
The anemometer according to claim 1 , wherein the processing unit detects the wind speed based on the other electrical physical quantity controlled by the power source and the one electrical physical quantity detected by the electrical physical quantity meter.
流れる空気から熱的に影響を受ける位置に配置されると共に、自己の温度に応じて電気抵抗値が変化する複数個の感温素子(3−1、…、3−16)と
前記複数個の感温素子の各々よりも熱容量が大きい筐体(2)と、
前記複数個の感温素子の温度に基づいて、前記空気の風向を検出する処理部(81)と、を備え、
前記複数個の感温素子は、前記筐体の表面に配置され、前記処理部が前記風向を検出するときに、電源(82、82−1、…、82−16、83)から通電されて発熱しており、
前記筐体の熱抵抗は、前記空気の熱抵抗よりも大きいことを特徴とする風向計。
A plurality of temperature-sensitive elements (3-1, ..., 3-16) that are arranged at positions that are thermally affected by the flowing air and whose electrical resistance value changes according to their own temperature .
A housing (2) having a heat capacity larger than that of each of the plurality of temperature sensitive elements,
A processing unit (81) for detecting the wind direction of the air based on the temperatures of the plurality of temperature sensitive elements is provided.
The plurality of temperature sensitive elements are arranged on the surface of the housing, and are energized from a power source (82, 82-1, ..., 82-16, 83) when the processing unit detects the wind direction. fever and,
An anemometer characterized in that the thermal resistance of the housing is larger than the thermal resistance of the air.
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